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Tier II : Caso de Estudio. Aplicación de la Evaluación del Ciclo de Vida Módulo 14
Programa de movilidad en Programa de movilidad en Educación Superior para América Educación Superior para América
del Norte del Norte
Creado por:École Polytechnique de Montréal, Instituto Mexicano del
Petróleo & Universidad Autónoma de San Luis Potosí.
Módulo 14.“Evaluación del Ciclo de Vida (LCA)” : 4
pasos para la LCA, enfoques, software, base de
datos, subjetividad, análisis de sensibilidad,
aplicación a un ejemplo clásico.
Tier II : Caso de Estudio. Aplicación de la Evaluación del Ciclo de Vida Módulo 14
REFERENC
IAS
Salazar E. Munnoch K. Samson R. Stuart P. “Assessment of opportunities for environmental impact reduction from newsprint production using Life Cycle Assessment (LCA)”, Tappi journal
Salazar E. Munnoch K. Samson R. Stuart P. “Development of a LCA Baseline Model for Newsprint Production”, Int J LCA
HUIJBREGTS M (1998a): “Application of Uncertainty and Variability in LCA. Part I: A General Framework for the Analysis of Uncertainty and Variability in Life Cycle Assessment”. Int J LCA 3:5, 273-280
HUIJBREGTS M (1998b): “Application of Uncertainty and Variability in LCA. Part II: Dealing with Parameter Uncertainty and Uncertainty due to Choices in Life Cycle Assessment”. Int J LCA 3:6, 343-351
Maurice B. et al; Uncertainty Analysis in Life Cycle Inventory. “Application to the Production of Electricity with French Coal Power Plants”; J. Cleaner Prod 8 95- 108 (2000)
Tier II : Caso de Estudio. Aplicación de la Evaluación del Ciclo de Vida Módulo 14
Caso de Estudio. Aplicación de la
Evaluación del Ciclo de Vida. Demuestra la
aplicación de la LCA en un caso de estudio de
la industria de la Pulpa y el Papel incluyendo
la etapa de interpretación.
Tier II : PropósitoTier II : Propósito
Tier II : Caso de Estudio. Aplicación de la Evaluación del Ciclo de Vida Módulo 14
A N T E C E D E N T E SA N T E C E D E N T E S
T i e r IIT i e r II
Tier II : Caso de Estudio. Aplicación de la Evaluación del Ciclo de Vida Módulo 14
Tier II : ContenidoTier II : Contenido
* Para planeación estratégica. * En EIS para cuantificar y comunicar los impactos
ambientales.
* En EMS para demostrar mejoras ambientales continuas.
3. Panorama de como este modelo puede ser usado en la "Ideología del Ciclo de Vida":
2. Modelo de aplicación “Clásico” para identificar las oportunidades de mejora ambiental.
* Modelo de Interpretación incluyendo Análisis de Sensibilidad de Parámetros
* Evaluación de Impacto del Ciclo de Vida (LCIA)* Inventario de Ciclo de Vida (LCI)* Definición de meta y alcance
* Descripción del sistema estudiado
1. Ejemplo de caso de estudio de la aplicación de la LCA a una planta productora de papel periódico, incluyendo:
4. Preguntas de opción múltiple
Tier II : Caso de Estudio. Aplicación de la Evaluación del Ciclo de Vida Módulo 14
* Para planeación estratégica. * En EIS para cuantificar y comunicar los impactos
ambientales.
* En EMS para demostrar mejoras ambientales continuas.
3. Panorama de como este modelo puede ser usado en la "Ideología del Ciclo de Vida":
2. Modelo de aplicación “Clásico” para identificar las oportunidades de mejora ambiental.
* Modelo de Interpretación incluyendo Análisis de Sensibilidad de Parámetros
* Evaluación de Impacto del Ciclo de Vida (LCIA)* Inventario de Ciclo de Vida (LCI)* Definición de meta y alcance
* Descripción del sistema estudiado
1. Ejemplo de caso de estudio de la aplicación de la LCA a una planta productora de papel periódico, incluyendo:
4. Preguntas de opción múltiple
Tier II : ContenidoTier II : Contenido
Tier II : Caso de Estudio. Aplicación de la Evaluación del Ciclo de Vida Módulo 14
* Para planeación estratégica. * En EIS para cuantificar y comunicar los impactos
ambientales.
* En EMS para demostrar mejoras ambientales continuas.
3. Panorama de como este modelo puede ser usado en la "Ideología del Ciclo de Vida":
2. Modelo de aplicación “Clásico” para identificar las oportunidades de mejora ambiental.
* Modelo de Interpretación incluyendo Análisis de Sensibilidad de Parámetros
* Evaluación de Impacto del Ciclo de Vida (LCIA)* Inventario de Ciclo de Vida (LCI)* Definición de meta y alcance
* Descripción del sistema estudiado
1. Ejemplo de caso de estudio de la aplicación de la LCA a una planta productora de papel periódico, incluyendo:
4. Preguntas de opción múltiple
Tier II : ContenidoTier II : Contenido
Tier II : Caso de Estudio. Aplicación de la Evaluación del Ciclo de Vida Módulo 14
Planta Integrada de papel periódicoPlanta Integrada de papel periódico
IntroducciónIntroducción
La ideología del ciclo de vida está siendo promovida entre
los diferentes sectores que involucran las cadenas de
producto. Este concepto implica que los impactos de todas las
etapas del ciclo de vida sean consideradas
comprehensivamente al tomar decisiones informadas en
patrones de producción y consumo, políticas y estrategias de
gestión. Una de las más efectivas maneras de aplicar el
concepto de Ideología del ciclo de vida en la industria de la
pulpa y el papel es usando la LCA en la evaluación de las
variantes del proceso.
Tier II : Caso de Estudio. Aplicación de la Evaluación del Ciclo de Vida Módulo 14
Descripción del estudioDescripción del estudio La producción estándar de papel periódico en una planta
integrada TMP/DIP es el sistema en estudio. La principal cadena
de producción (i.e. bosques, aserraderos y plantas fabricadoras
de papel periódico) está localizada en Northern Ontario y es
manejada por la misma compañía.
La producción de bosques incluye
(en volumen): 75% abeto y 25% aspen.
Durante el invierno los troncos de abeto son
transportados a la planta integrada en camiones,
mientras el Aspen es vendido para contrachapado;
Por tanto éste no es incluido como parte del sistema.
Planta Integrada de papel periódicoPlanta Integrada de papel periódico
Tier II : Caso de Estudio. Aplicación de la Evaluación del Ciclo de Vida Módulo 14
Los maderos son producidos de troncos de abeto en
aserraderos "en sitio" y son vendidos para la industria de la
construcción; este producto también es excluido del sistema.
Los aserraderos "en sitio" proveen alrededor del 70% de las
astillas para TMP ("Thermo-Mechanical Pulping" o fabricación
termomecánica de pulpa) y 55% del combustible quemado en
la caldera. Astillas adicionales y combustible requerido para
cubrir
las necesidades de la planta son comprados en
los aserraderos locales y transportadas en
camiones a la planta integrada.
Planta Integrada de papel periódicoPlanta Integrada de papel periódico
Descripción del estudioDescripción del estudio
Tier II : Caso de Estudio. Aplicación de la Evaluación del Ciclo de Vida Módulo 14
El rendimiento del TMP es cercano al 95%. La refinación consume
70% de la electricidad total de la planta, pero parte de esta
energía es recuperada como vapor, lo que constituye 20% de la
cantidad total del vapor consumido en la planta. La fibra secundaria
suministrada al proceso DIP incluye viejos periódicos (old newspaper,
ONP) y aserrín recubierto especial (Coated Groundwood Specialty,
CGS); éstos son comprados principalmente en Ontario y USA y
transportados a la planta por camión o ferrocarril. El rendimiento del
proceso DIP por flotación con aire disuelto es cercano a 85%. Las
pulpas de los procesos TMP y DIP son suministradas a cuatro
máquinas de papel a razón de 4 a 1 respectivamente, para producir
papel periódico estándar. Este papel periódico es distribuido a
Ontario, Québec y ciudades de EUA por camión o ferrocarril.
Planta Integrada de papel periódicoPlanta Integrada de papel periódico
Descripción del estudioDescripción del estudio
Tier II : Caso de Estudio. Aplicación de la Evaluación del Ciclo de Vida Módulo 14
El vapor requerido para el proceso es producido "en sitio" por las
siguientes fuentes de energía: combustible hog (44%), gas natural
(48%) y lodos (8%). La mayoría del vapor se consume en las
máquinas de papel (70% del vapor total del proceso). Los efluentes
de la planta integrada reciben tratamiento primario y secundario,
los lodos producidos en el efluente de la planta de tratamiento son
combinados con aquellos del proceso DIP y después deshidratados,
50% del lodo es quemado en la caldera y el resto es enviado a
rellenos sanitarios "en sitio".
Casi toda la electricidad consumida en la planta integrada (casi el
98%) es obtenida de la red de suministro, donde la mezcla de
energía "en la fuente" es la siguiente: 33% fósil (carbón), 39%
nuclear y 28% hidro.
Planta Integrada de papel periódicoPlanta Integrada de papel periódico
Descripción del estudioDescripción del estudio
Tier II : Caso de Estudio. Aplicación de la Evaluación del Ciclo de Vida Módulo 14
Tier II : ContenidoTier II : Contenido
* Para planeación estratégica. * En EIS para cuantificar y comunicar los impactos
ambientales.
* En EMS para demostrar mejoras ambientales continuas.
3. Panorama de como este modelo puede ser usado en la "Ideología del Ciclo de Vida":
2. Modelo de aplicación “Clásico” para identificar las oportunidades de mejora ambiental.
* Modelo de Interpretación incluyendo Análisis de Sensibilidad de Parámetros
* Evaluación de Impacto del Ciclo de Vida (LCIA)* Inventario de Ciclo de Vida (LCI)* Definición de meta y alcance
* Descripción del sistema estudiado
1. Ejemplo de caso de estudio de la aplicación de la LCA a una planta productora de papel periódico, incluyendo:
4. Preguntas de opción múltiple
Tier II : Caso de Estudio. Aplicación de la Evaluación del Ciclo de Vida Módulo 14
Definición de meta y alcanceDefinición de meta y alcance
Definición de meta y alcance
(ISO 14041)
Evaluación deinventario(ISO 14041)
Evaluación deImpacto
(ISO 14042)
Interpretacióndel ciclode vida
(ISO 14043)
• Objetivos del estudio• Unidad funcional• Límites del Sistema • Unidades de proceso incluidas y excluidas• Categorías de datos • Asignación de Sub-productos• Requerimientos de calidad de datos
Principios y marco de referencia (ISO 14040)
Planta Integrada de papel periódicoPlanta Integrada de papel periódico
Tier II : Caso de Estudio. Aplicación de la Evaluación del Ciclo de Vida Módulo 14
El objetivo del estudio es construir un modelo base que pueda
ser usado para demostrar mejoras ambientales continuas y para
evaluar modificaciones futuras mayores.
La unidad funcional fue definida como la producción y
distribución de 1 tonelada de papel periódico con 10% de
contenido de humedad (tonelada métrica de aire seco); los
límites del sistema incluyen la cadena de producción, desde la
extracción de madera hasta la distribución del papel periódico
(de origen a destino final). La siguiente figura representa los
límites del sistema.
123
4
Definición de meta y alcanceDefinición de meta y alcance
Planta Integrada de papel periódicoPlanta Integrada de papel periódico
Tier II : Caso de Estudio. Aplicación de la Evaluación del Ciclo de Vida Módulo 14
Definición de Meta y AlcanceDefinición de Meta y Alcance
Planta Integrada de Papel PeriódicoPlanta Integrada de Papel Periódico
El transporte de papel de desecho de almacenes y su
disposición en los rellenos municipales como alternativa de
reciclaje en la planta fueron modelados con el objetivo de
evaluar los cambios potenciales en el contenido DIP del
periódico.
El transporte de materias primas (i.e. troncos, astillas,
combustible y papel de desecho) está comprendido. El
transporte de papel de desecho de las calles a las instalaciones
de recuperación de material así como el transporte de químicos
a la planta de papel periódico están excluidos ya que es
insignificante en comparación con el transporte de materias
primas (Terrachoice 1997).
123
4
Tier II : Caso de Estudio. Aplicación de la Evaluación del Ciclo de Vida Módulo 14
Planta Integrada de papel periódicoPlanta Integrada de papel periódico
Ciclo de Vida de Origen a Destino final de la Producción de Papel Periódico
Generación de Vapor en sitio
Producción dequímicos
Producción deelectricidad
Producción dequímicos
Producción deCombustibles
fósiles
Silvicultura
OperacionesDe aserradero
lavadoPrecalen-tamiento-
Presión de refinación
Refinación atmosférica
espesado Limpieza Tamizado Latencia
DesechosDe refinado
Cleaning Screening Deflaking
Flotation Cleaning
Pulping
StockPreparation
Calendering/Reeling/Winding
Forming
Limpieza Tamizado Deflaking
Flotación Limpieza
PreparacionDel Stock
Calendering/embobinado/arrollamiento
Forming prensado secado
MÁQUINA DE PAPEL
Fabricación de papel
Pulpa sin tintaPulpa TM
desechos
Vapor a unidad de recuperación de calorElaboración Thermomecánica de pulpa- Deinking
Astillas
Troncos
Papel Periódico a imprenta
Planta integrada
Papel de desecho
Definición de meta y alcanceDefinición de meta y alcance
Producción deelectricidad
Producción deCombustibles
fósiles
Tier II : Caso de Estudio. Aplicación de la Evaluación del Ciclo de Vida Módulo 14
La impresión de papel periódico, su uso y disposición están
excluidos también porque se asume que las variantes del proceso
no afectan significativamente los impactos ambientales de estas
etapas. Por ejemplo, el incremento de contenido reciclado del
papel periódico afecta la facilidad de impresión y la apariencia de
los periódicos en las imprentas y, en consecuencia, más tinta es
requerida (Smook 1992). Sin embargo estos efectos son
insignificantes comparados con otros involucrados en este tipo de
modificaciones (e.g. más transporte de papel de desecho, menos
consumo de electricidad, menos papel de desecho para rellenos
sanitarios, etc.).
Definición de Meta y AlcanceDefinición de Meta y Alcance
Planta Integrada de Papel PeriódicoPlanta Integrada de Papel Periódico123
4
Tier II : Caso de Estudio. Aplicación de la Evaluación del Ciclo de Vida Módulo 14
La manufactura, mantenimiento y desmontaje de activos no
se incluyen en los límites del sistema ya que éstos son usados
para un gran número de unidades funcionales durante sus
ciclos de vida y su impacto para una unidad funcional es
insignificante.
Categorías de datos usadas en el estudio:
• Por tipo: medida, calculada, estimada
• Por fuente: primaria (del sitio/compañía estudiado) y
secundaria (de bases de datos comerciales)
Definición de Meta y AlcanceDefinición de Meta y Alcance
Planta Integrada de Papel PeriódicoPlanta Integrada de Papel Periódico123
4
Tier II : Caso de Estudio. Aplicación de la Evaluación del Ciclo de Vida Módulo 14
De acuerdo a ISO, para procesos con efluentes que son
parcialmente subproductos y parcialmente desechos, las cargas
ambientales pueden ser destinados solo a los subproductos (ISO
1999). En este caso de estudio, las cargas ambientales se
asignan entre maderos, astillas y combustible porque la
producción de papel periódico depende de los últimos dos
efluentes para cubrir sus requerimientos de fibra y energía,
respectivamente, y de otra manera éstos deberían ser sustituidos
por otros materiales vírgenes. Sin embargo, el efecto de
enfoques de asignación alternativa en los resultados es evaluado
en la fase de interpretación.
Definición de Meta y AlcanceDefinición de Meta y Alcance
Planta Integrada de Papel PeriódicoPlanta Integrada de Papel Periódico123
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Tier II : Caso de Estudio. Aplicación de la Evaluación del Ciclo de Vida Módulo 14
Fuentes de Datos y Requerimientos de Calidad de los
Datos
Para el análisis de inventario se usan datos primarios para el
proceso con mayores contribuciones (i.e. planta integrada,
producción de electricidad) y datos secundarios para los
sistemas de respaldo con menos contribución (i.e. producción
de combustible y químicos, rellenos sanitarios industriales).
Modelamos el sistema en el software para LCA, SIMAPRO 5.1.
La producción de químicos y combustibles así como los
rellenos sanitarios son modelados usando bases de datos
comerciales. Los siguientes requerimientos de calidad de datos
fueron establecidos inicialmente:
Definición de Meta y AlcanceDefinición de Meta y Alcance
Planta Integrada de Papel PeriódicoPlanta Integrada de Papel Periódico123
4
Tier II : Caso de Estudio. Aplicación de la Evaluación del Ciclo de Vida Módulo 14
Tiempo : El año de colecta del inventario es 2001. Son
deseables aquellos datos de cinco años antes.
Geografía : El sistema bajo estudio está localizado en
Northern Ontario. Datos de América del norte son deseables.
Tecnología : Tecnología promedio es deseable.
Sin embargo, solo las bases de datos para la producción de
combustibles coincidieron con estos criterios (i.e. base de datos
Franklin: Promedios Americanos 1995-1999). Para la producción
de químicos se usaron bases de datos europeas (i.e. IVAM y
BUWAL: Promedios Europeos 1990-1994; KCLECO: promedios
finlandeses 1992).
Definición de Meta y AlcanceDefinición de Meta y Alcance
Planta Integrada de Papel PeriódicoPlanta Integrada de Papel Periódico123
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Tier II : Caso de Estudio. Aplicación de la Evaluación del Ciclo de Vida Módulo 14
En el caso de químicos para los que no se disponían bases de
datos específicas (e.g. quelantes, coagulantes, floculantes y
polímeros), bases de datos generales (e.g. químicos orgánicos
ETH: promedios Europeos 1990-1994) son usadas en su lugar.
Los modelos para rellenos sanitarios están apoyados también
en bases de datos europeas (i.e. KCLECO).
El efecto de huecos entre los requerimientos de calidad de
los datos iniciales y la calidad real de los datos usados en el
modelo base es evaluado en la fase de interpretación.
Definición de Meta y AlcanceDefinición de Meta y Alcance
Planta Integrada de Papel PeriódicoPlanta Integrada de Papel Periódico123
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Tier II : Caso de Estudio. Aplicación de la Evaluación del Ciclo de Vida Módulo 14
Tier II : ContenidoTier II : Contenido
* Para planeación estratégica. * En EIS para cuantificar y comunicar los impactos
ambientales.
* En EMS para demostrar mejoras ambientales continuas.
3. Panorama de como este modelo puede ser usado en la "Ideología del Ciclo de Vida":
2. Modelo de aplicación “Clásico” para identificar las oportunidades de mejora ambiental.
* Modelo de Interpretación incluyendo Análisis de Sensibilidad de Parámetros
* Evaluación de Impacto del Ciclo de Vida (LCIA)* Inventario de Ciclo de Vida (LCI)* Definición de meta y alcance
* Descripción del sistema estudiado
1. Ejemplo de caso de estudio de la aplicación de la LCA a una planta productora de papel periódico, incluyendo:
4. Preguntas de opción múltiple
Tier II : Caso de Estudio. Aplicación de la Evaluación del Ciclo de Vida Módulo 14
Inventario de Ciclo de VidaInventario de Ciclo de Vida
Planta Integrada de Papel PeriódicoPlanta Integrada de Papel Periódico
• Datos primarios para
la producción de papel
periódico y electricidad
• Datos secundarios para
la producción de
combustibles y químicos
• Modelo en SIMAPRO
• Inventario agregado
por 1 entrada
Definición de meta y alcance
(ISO 14041)
Evaluación deinventario(ISO 14041)
Evaluación deImpacto
(ISO 14042)
Interpretacióndel ciclode vida
(ISO 14043)
Principios y marco de referencia (ISO 14040)
Tier II : Caso de Estudio. Aplicación de la Evaluación del Ciclo de Vida Módulo 14
Inventario de Ciclo de VidaInventario de Ciclo de Vida
Planta Integrada de Papel PeriódicoPlanta Integrada de Papel Periódico123
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Los resultados del inventario por 1 entrada de papel periódico,
incluyen cientos de sustancias, de las cuales, las más
importantes en términos de masa están presentadas y serán
discutidas en esta sección. Con el objetivo de tener una mejor
visualización, hemos agrupado las sustancias del inventario y
presentado los resultados en gráficas, mostrando la contribución
de diferentes sistemas de proceso a la cantidad total de
sustancia emitida. Note que en algunos casas las escalas han
sido modificadas para mostrar todas las sustancias de un grupo
en la misma gráfica.
Tier II : Caso de Estudio. Aplicación de la Evaluación del Ciclo de Vida Módulo 14
Cerca del 30% de las astillas y 40% del hogfuel consumido por la planta de papel periódico es suministrado por aserraderos locales, con sistemas de suministro independiente (i.e. astillas y hogfuel usualmente no son suministradas por el mismo aserradero). En este estudio, un modelo de aserradero "en sitio" es considerado como promedio para la producción de la cantidad total de astillas y hogfuel requerido para 1 entrada de papel periódico. De hecho, el consumo de electricidad y vapor son similares entre aserraderos involucrados, la única diferencia puede ser las fuentes de energía, especialmente para el vapor ya que la descomposición del combustible en la caldera de la planta de papel periódico tal vez no sea representativa para todos los aserraderos locales. Sin embargo, esta diferencia puede ser considerada insignificante si tomamos en cuenta que el consumo de vapor de un aserradero es solo el 5% del consumo total del sistema.
Modelo de AserraderoModelo de AserraderoInventario de Ciclo de VidaInventario de Ciclo de Vida
Planta Integrada de Papel PeriódicoPlanta Integrada de Papel Periódico123
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Tier II : Caso de Estudio. Aplicación de la Evaluación del Ciclo de Vida Módulo 14
Para el transporte de troncos se considera el viaje redondo y el consumo de combustible está basado en datos primarios. El viaje en un sentido es considerado solo para astillas, hogfuel y para el suministro de papel de desecho, así como para la distribución de el papel periódico; el regreso no está incluido porque usualmente el cargamento de otras compañías o sistemas es transportado en el viaje redondo. El consumo de combustible está basado en masa transportada (t o número de cargas) y distancias promedio, usando factores de eficiencia de combustible (L/km or L/t-km) para camión y locomotora recomendados en las normas EPDS (Terrachoice 1997). Las emisiones al are están calculadas en base al consumo de combustible usando factores de emisión de las referencias recomendadas por las normas EPDS (Terrachoice 1997); y de la base de datos Franklin, que tiene su origen en el modelo USEPA AP-42 MOBILE, para el caso de partículas.
Modelos de TransporteModelos de TransporteInventario de Ciclo de VidaInventario de Ciclo de Vida
Planta Integrada de Papel PeriódicoPlanta Integrada de Papel Periódico123
4
Tier II : Caso de Estudio. Aplicación de la Evaluación del Ciclo de Vida Módulo 14
Existe un debate entre los profesionales del ciclo de vida sobre si
incluir emisiones de CO2 provenientes de la combustión de biomasa
en el análisis de inventario, especialmente cuando se comparan
dos fuentes de energía alternativas (Reijnders et al. 2003).
En este caso de estudio, se aplicó el enfoque natural
recomendado por el International Council of Forest and Paper
Association, que es compatible con la mayoría de los protocolos
internacionales, incluyendo el de IPPC. Este enfoque está basado
en la suposición de que el CO2 emitido por la combustión de
biomasa es el mismo CO2 atmosférico que fue absorbido durante el
crecimiento del árbol; por tanto, no existe una contribución neta al
nivel de CO2 atmosférico (NCASI 2001).
Emisiones de COEmisiones de CO22 resultantes de la combustión de resultantes de la combustión de BiomasaBiomasa
Inventario de Ciclo de VidaInventario de Ciclo de Vida
Planta Integrada de Papel PeriódicoPlanta Integrada de Papel Periódico123
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Tier II : Caso de Estudio. Aplicación de la Evaluación del Ciclo de Vida Módulo 14
Emisiones al aireEmisiones al aire Las siguientes figuras presentan los resultados del inventario para gases de efecto invernadero (Green House Gases, GHG), gases y partículas, respectivamente. Para todas las emisiones al aire, la contribución de la producción química es insignificante comparada con la de otros procesos (<5%), por tanto, no se muestra en las gráficas.
De la siguiente figura: el CO2 es producido en cantidades mucho
más grandes que el metano y el N2O. La mayoría del CO2 (i.e.
79%) es emanado por la producción de electricidad; note sin embargo, que los datos de emisiones de GHG de la producción de
electricidad fueron colectados como CO2 eq. Para metano y N2O,
las emisiones directas de la planta presentan contribuciones más importantes: 88% de metano es emitido por el relleno sanitario
industrial y 55% de N2O por la combustión de biomasa en la
caldera.
Inventario de Ciclo de VidaInventario de Ciclo de Vida
Planta Integrada de Papel PeriódicoPlanta Integrada de Papel Periódico123
4
Tier II : Caso de Estudio. Aplicación de la Evaluación del Ciclo de Vida Módulo 14
Emisiones al AireEmisiones al Aire
6
5
4
3
2
1
0CO2(200 kg) CH4(kg) N2O(10g)
Producción de Electricidad Combustión de biomasa Combustión de Gas Natural
Producción de combustibles Transporte Relleno sanitario industrial
Emisiones de GHG por 1 entrada de papel periódico
Inventario de Ciclo de VidaInventario de Ciclo de Vida
Planta Integrada de Papel PeriódicoPlanta Integrada de Papel Periódico123
4
Tier II : Caso de Estudio. Aplicación de la Evaluación del Ciclo de Vida Módulo 14
Emisiones al AireEmisiones al Aire La siguiente figura muestra que hay menos variabilidad en la
cantidad de gases emitidos en comparación con los resultados
de los GHG. El SO2 es el gas despedido en mayor cantidad,
principalmente por la producción de electricidad (57%) y la
producción de combustibles (38%). CO y NOX son emitidos casi
en cantidades iguales; sus principales contribuidores son la
combustión de biomasa (43% de CO) y la producción de
electricidad (45% de NOX). Los VOCs son emanados en menor
cantidad, principalmente por la producción de combustible
(69%).
Inventario de Ciclo de VidaInventario de Ciclo de Vida
Planta Integrada de Papel PeriódicoPlanta Integrada de Papel Periódico123
4
Tier II : Caso de Estudio. Aplicación de la Evaluación del Ciclo de Vida Módulo 14
Emisiones al AireEmisiones al Aire
6
5
4
3
2
1
0CO NOX SO2 VOC
TMP Producción de electricidad Combustión de biomasa
Combustión de gas Natural Producción de combustibles Transporte
Sustancia
kg
Emisiones de Gas por 1 entrada de papel periódico
Inventario de Ciclo de VidaInventario de Ciclo de Vida
Planta Integrada de Papel PeriódicoPlanta Integrada de Papel Periódico123
4
Tier II : Caso de Estudio. Aplicación de la Evaluación del Ciclo de Vida Módulo 14
Emisiones al aireEmisiones al aire
La siguiente figura muestra las emisiones de partículas de
acuerdo a su tamaño. La contribución de la electricidad es la
más importante para TSP (60%) y PM10 (52%); sin embargo para
PM2.5, que son las partículas de mayor preocupación, la
contribución del transporte se vuelve más importante (45%) que
la de la producción de electricidad (32%). La combustión de
biomasa en caldera es el tercer contribuidor más importante con
cerca de 10% en TSP y PM10; y 16% en PM2.5.
Inventario de Ciclo de VidaInventario de Ciclo de Vida
Planta Integrada de Papel PeriódicoPlanta Integrada de Papel Periódico123
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Tier II : Caso de Estudio. Aplicación de la Evaluación del Ciclo de Vida Módulo 14
Emisiones al AireEmisiones al Aire
450
400
350
300
250
200
150
100
50
0TSP PM 10 PM 2.5
Producción de electricidad Combustión de biomasa
Combustión de Gas Natural Producción de combustible Transporte
g
Tamaño de Partícula
Emisión de partículas por 1 entrada
Inventario de Ciclo de VidaInventario de Ciclo de Vida
Planta Integrada de Papel PeriódicoPlanta Integrada de Papel Periódico123
4
Tier II : Caso de Estudio. Aplicación de la Evaluación del Ciclo de Vida Módulo 14
Emisiones al aguaEmisiones al agua
Las siguientes figuras muestran las emisiones al agua
respectivamente: sólidos, descargas orgánicas, nutrientes y
metales.
De la siguiente figura: Las principales contribuciones de sólidos
suspendidos provienen de la planta de papel periódico (65%) y, en
menor extensión, de la producción de electricidad (33%); las
aportaciones de la producción de químicos y combustibles son
despreciables. Por otro lado, la producción de combustible tiene
una contribución significativa en los resultados de sólidos
disueltos (93%).
Inventario de Ciclo de VidaInventario de Ciclo de Vida
Planta Integrada de Papel PeriódicoPlanta Integrada de Papel Periódico123
4
Tier II : Caso de Estudio. Aplicación de la Evaluación del Ciclo de Vida Módulo 14
Emisiones al AguaEmisiones al Agua
4.0
3.5
3.0
2.5
2.0
1.5
1.0
0.5
0.0Suspendido Disuelto
Producción de papel periódico Producción de electricidad
Producción de químicos Producción de combustible
kg
Tipo
Emisiones sólidas al agua por 1 entrada de papel periódico
Inventario de Ciclo de VidaInventario de Ciclo de Vida
Planta Integrada de Papel PeriódicoPlanta Integrada de Papel Periódico123
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Tier II : Caso de Estudio. Aplicación de la Evaluación del Ciclo de Vida Módulo 14
Emisiones al AguaEmisiones al Agua
La siguiente figura muestra los resultados de dos
indicadores de carga orgánica: BOD5 y COD. Cerca del 99%
de la carga orgánica (para ambos indicadores) proviene de la
planta productora de papel periódico. Emisiones indirectas se
muestran por separado para una mejor visualización y se
observa que entre los emisores indirectos, la producción de
combustibles tiene la contribución más alta.
Inventario de Ciclo de VidaInventario de Ciclo de Vida
Planta Integrada de Papel PeriódicoPlanta Integrada de Papel Periódico123
4
Tier II : Caso de Estudio. Aplicación de la Evaluación del Ciclo de Vida Módulo 14
Emisiones al AguaEmisiones al Agua
Carga orgánica al agua por 1 entrada de papel periódico
BOD (g) BOD (100g) COD (10g) COD (kg)
Producción de papel periódico Producción de electricidad Producción de
combustibles
Tipo
8
7
6
5
4
3
2
1
0
Inventario de Ciclo de VidaInventario de Ciclo de Vida
Planta Integrada de Papel PeriódicoPlanta Integrada de Papel Periódico123
4
Producción química
Tier II : Caso de Estudio. Aplicación de la Evaluación del Ciclo de Vida Módulo 14
Emisiones al AguaEmisiones al Agua
La siguiente figura muestra la carga de nutrientes en
dos indicadores: N-t y P-t. Como en el caso de la carga
orgánica, la mayor contribución proviene de la
producción de papel periódico: 99% de N-t y 93% de P-
t. El segundo mayor contribuidor de emisiones de P-t
es la producción de electricidad con 7%.
Inventario de Ciclo de VidaInventario de Ciclo de Vida
Planta Integrada de Papel PeriódicoPlanta Integrada de Papel Periódico123
4
Tier II : Caso de Estudio. Aplicación de la Evaluación del Ciclo de Vida Módulo 14
Emisiones al AguaEmisiones al Agua
N- t (g) N-t (100g) P- t (g) P-t (100g)
Prod. de papel periódicoProd. de electricidad Prod. de químicosProd. De combustible Rellenos sanitarios ind.
Tipo
2.0
1.8
1.6
1.4
1.2
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
0.0
Carga de nutrientes al agua por 1 entrada de papel periódico
Inventario de Ciclo de VidaInventario de Ciclo de Vida
Planta Integrada de Papel PeriódicoPlanta Integrada de Papel Periódico123
4
Tier II : Caso de Estudio. Aplicación de la Evaluación del Ciclo de Vida Módulo 14
Emisiones al AguaEmisiones al Agua
La figura a continuación muestra los metales más
significativos en términos de masa (i.e. >1 g/admt).
Solo para Zn y Mn que son constituyentes naturales de
la madera, la producción de papel periódico presenta la
contribución más alta (alrededor de 98%); mientras que
para el resto de los metales, el principal contribuidor es
la producción de químicos.
Inventario de Ciclo de VidaInventario de Ciclo de Vida
Planta Integrada de Papel PeriódicoPlanta Integrada de Papel Periódico123
4
Tier II : Caso de Estudio. Aplicación de la Evaluación del Ciclo de Vida Módulo 14
Emisiones al AguaEmisiones al Agua
Na(2.5g) Zn(g ) Zn(50mg) Mn(g ) Mn(50mg) Fe(g ) Al(g ) Mg(g )
Sustancia
18
16
14
12
10
8
6
4
2
0
Emisiones metálicas al agua por 1 entrada de papel periódico
Inventario de Ciclo de VidaInventario de Ciclo de Vida
Planta Integrada de Papel PeriódicoPlanta Integrada de Papel Periódico123
4
Prod. de papel periódico Prod. de electricidad Prod. de químicosProd. De combustible
Tier II : Caso de Estudio. Aplicación de la Evaluación del Ciclo de Vida Módulo 14
Tier II : ContenidoTier II : Contenido
* Para planeación estratégica. * En EIS para cuantificar y comunicar los impactos
ambientales.
* En EMS para demostrar mejoras ambientales continuas.
3. Panorama de como este modelo puede ser usado en la "Ideología del Ciclo de Vida":
2. Modelo de aplicación “Clásico” para identificar las oportunidades de mejora ambiental.
* Modelo de Interpretación incluyendo Análisis de Sensibilidad de Parámetros
* Evaluación de Impacto del Ciclo de Vida (LCIA)* Inventario de Ciclo de Vida (LCI)* Definición de meta y alcance
* Descripción del sistema estudiado
1. Ejemplo de caso de estudio de la aplicación de la LCA a una planta productora de papel periódico, incluyendo:
4. Preguntas de opción múltiple
Tier II : Caso de Estudio. Aplicación de la Evaluación del Ciclo de Vida Módulo 14
Evaluación de Impacto del Ciclo de VidaEvaluación de Impacto del Ciclo de Vida
• Modelado Linear• Sitios y tiempos genéricos• Impactos Globales, regionales y "locales"• Herramienta para lareducción y evaluaciónde otros impactos químicos y ambientales(TRACI)• Resultados agregados por categoría de impacto• Elementos opcionalesdiscutidos
Definición de meta y alcance
(ISO 14041)
Evaluación deinventario(ISO 14041)
Evaluación deImpacto
(ISO 14042)
Interpretacióndel ciclode vida
(ISO 14043)
Principios y marco de referencia (ISO 14040)
Planta Integrada de Papel PeriódicoPlanta Integrada de Papel Periódico
Tier II : Caso de Estudio. Aplicación de la Evaluación del Ciclo de Vida Módulo 14
Evaluación de Impacto del Ciclo de VidaEvaluación de Impacto del Ciclo de Vida
Planta Integrada de Papel PeriódicoPlanta Integrada de Papel Periódico123
4
Principales suposiciones y Simplificaciones:Principales suposiciones y Simplificaciones:
Para este estudio, las categorías de impacto relacionadas de
salida propuestas por SETAC han sido incluidas.
La mayoría de los indicadores de categoría han sido elegidos en
punto medio, excepto por las partículas de salud humana que son
evaluadas en punto final.
TRACI es usado para la evaluación después de verificar que se
cumplan los requerimientos de ISO y las recomendaciones de
SETAC.
Tier II : Caso de Estudio. Aplicación de la Evaluación del Ciclo de Vida Módulo 14
Selección de Categorías de Impacto, Indicadores de Categoría y Selección de Categorías de Impacto, Indicadores de Categoría y Modelos de CaracterizaciónModelos de Caracterización
La selección de categorías de impacto, indicadores de categoría y
modelos de caracterización fue realizada de acuerdo a los objetivos y el
contexto del estudio y basada en las mejores prácticas disponibles de
SETAC que son compatibles con ISO (Udo de Haes et al. 1999a). La
siguiente tabla resume los resultados de este proceso.
Las categorías de impacto relacionadas con la entrada (i.e. recursos
abióticos y uso del suelo) no están incluidas en el estudio principalmente
porque los mejores métodos disponibles no han sido identificados aún
(Udo de Haes et al. 2002). Además, el impacto de los recursos bióticos
no es relevante en este estudio ya que el recurso maderero en el
sistema (i.e. abeto) es de culturas controladas por el hombre y por tanto
no es agotado (Udo de Haes et al. 2002).
Evaluación de Impacto del Ciclo de VidaEvaluación de Impacto del Ciclo de Vida
Planta Integrada de Papel PeriódicoPlanta Integrada de Papel Periódico123
4
Tier II : Caso de Estudio. Aplicación de la Evaluación del Ciclo de Vida Módulo 14
TRACI –MichiganDALYSalud humana. Criterios de contaminantes
TRACI – USAg C7H7eq
TRACI – USAg C6H6eq
TRACI – USAg 2,4Deq
Local
Eco-toxicidad
TRACI –Michigang NOxeq /mFormación foto-oxidante
TRACI –Michigang NeqEutroficación
TRACI –Michiganmol H+eq
Regional
Acidificación
WMOg CFC11 eqDesgaste del ozono
IPCCg CO2eqGlobal
Cambios climáticos
Modelos de CaracterizaciónIndicadores deCategoría
EscalaCategorías de Impacto
Evaluación de Impacto del Ciclo de VidaEvaluación de Impacto del Ciclo de Vida
Planta Integrada de Papel PeriódicoPlanta Integrada de Papel Periódico123
4
Selección de Categorías de Impacto, Indicadores de Categoría y Selección de Categorías de Impacto, Indicadores de Categoría y Modelos de CaracterizaciónModelos de Caracterización
Salud humana - cancerígenos
Salud humana - no cancerígenos
Tier II : Caso de Estudio. Aplicación de la Evaluación del Ciclo de Vida Módulo 14
En el caso del uso del suelo, algunos métodos disponibles fueron revisados (Weidema 2001, Lindeijer et al 2002), sin embargo, la falta de datos específicos para las actividades relacionadas con el sistema estudiado fue una restricción para caracterizar este impacto. No obstante, los datos del inventario son incluidos en el modelo base con el objetivo de analizar los resultados en el nivel de inventario e incorporar los modelos apropiados cuando estén disponibles. Todas las categorías de impacto relacionadas con las salidas recomendadas por SETAC están incluidas (Udo de Haes et al. 1999b). Los impactos globales están modelados a punto medio usando los factores de caracterización para calentamiento global y desgaste del ozono del
International Panel on Climate Change (IPCC, time horizon: 100y) y del World Meteorological Organization (WMO, time horizon: infinite) respectivamente.
Evaluación de Impacto del Ciclo de VidaEvaluación de Impacto del Ciclo de Vida
Planta Integrada de Papel PeriódicoPlanta Integrada de Papel Periódico123
4
Selección de Categorías de Impacto, Indicadores de Categoría y Selección de Categorías de Impacto, Indicadores de Categoría y Modelos de CaracterizaciónModelos de Caracterización
Tier II : Caso de Estudio. Aplicación de la Evaluación del Ciclo de Vida Módulo 14
Los impactos regionales son modelados a punto medio usando
el método de mortalidad de Reducción y Evaluación de Químicos
y Otros Impactos Ambientales (TRACI) de EPA en Estados Unidos.
Este método fue seleccionado porque incluye diferenciación
espacial en destino y la sensibilidad recomendada por SETAC
(Udo de Haes et al. 1999b) y porque se ha demostrado la
importancia de la influencia potencial de la ubicación de la
descarga sobre la fortaleza esperada del impacto (Norris 2003,
Hauschild et al. 2003).
Evaluación de Impacto del Ciclo de VidaEvaluación de Impacto del Ciclo de Vida
Planta Integrada de Papel PeriódicoPlanta Integrada de Papel Periódico123
4
Selección de Categorías de Impacto, Indicadores de Categoría y Selección de Categorías de Impacto, Indicadores de Categoría y Modelos de CaracterizaciónModelos de Caracterización
Tier II : Caso de Estudio. Aplicación de la Evaluación del Ciclo de Vida Módulo 14
Para los impactos locales, también fueron seleccionados los modelos
TRACI. Ecotoxicidad, salud humana-cancerígenos y salud humana-no
cancerígenos son modelados a punto medio usando modelamiento de
destino multimedia para condiciones promedio en EUA mientras que
salud humana-partículas es modelada a punto final y los factores de
caracterización están disponibles por estado (Bare et al. 2003). Michigan
fue seleccionado como estado de referencia en el último caso.
La compatibilidad con las recomendaciones de SETAC también fue
identificada para estos impactos, incluyendo el uso de indicadores de
toxicidad de punto medio para la composición de especies de
ecosistemas terrestres y acuáticos y la división de impactos a la salud
humana en categorías tipo incapacidad (Udo de Haes et al. 1999b).
Evaluación de Impacto del Ciclo de VidaEvaluación de Impacto del Ciclo de Vida
Planta Integrada de Papel PeriódicoPlanta Integrada de Papel Periódico123
4
Selección de Categorías de Impacto, Indicadores de Categoría y Selección de Categorías de Impacto, Indicadores de Categoría y Modelos de CaracterizaciónModelos de Caracterización
Tier II : Caso de Estudio. Aplicación de la Evaluación del Ciclo de Vida Módulo 14
La siguiente tabla muestra los resultados de la evaluación de impacto para las
categorías de impacto. Como consecuencia de la evaluación de impacto, hemos
reducido los cientos de indicadores de inventario en 9 indicadores de categoría
de impacto, lo que permite un mejor análisis del desempeño ambiental del
sistema estudiado.
Indicadores de categoría resultantes
1.18e -4DALY
3.75e+5g C7H
7eq
7.61e+1g C6H
6eq
3.19e+3g 2,4Deq
2.54e00g NOxeq
/m
4.53e+2g Neq
3.01e+2mol H+eq
6.06e-3g CFC11eq
1.19e+6g CO2eq
TotalIndicadores de categoríaCategorías de Impacto
Evaluación de Impacto del Ciclo de VidaEvaluación de Impacto del Ciclo de Vida
Planta Integrada de Papel PeriódicoPlanta Integrada de Papel Periódico123
4
Selección de Categorías de Impacto, Indicadores de Categoría y Selección de Categorías de Impacto, Indicadores de Categoría y Modelos de CaracterizaciónModelos de Caracterización
SH Criterios de contaminantes
Eco - toxicidad
Formación foto-oxidante
Eutroficación
Acidificación
Desgaste del ozono
Cambios climáticos
Salud Humana - cancerígenos
Salud Humana - no cancerígenos
Tier II : Caso de Estudio. Aplicación de la Evaluación del Ciclo de Vida Módulo 14
Distribución de tamaño de PartículaDistribución de tamaño de Partícula
Las siguientes consideraciones y modelos fueron aplicados
para calcular la distribución del tamaño de partícula para estos
procesos:
Combustión y pre-combustión de Gas Natural: Las partículas
emitidas de la combustión de gas natural son menores a 1
micrómetro (USEPA 1998). En el proceso de producción del gas
natural, las partículas son producidas por los motores del
compresor que queman gas natural (USEPA 1995a); por tanto,
se usa la misma distribución de tamaño de partícula.
Evaluación de Impacto del Ciclo de VidaEvaluación de Impacto del Ciclo de Vida
Planta Integrada de Papel PeriódicoPlanta Integrada de Papel Periódico123
4
Tier II : Caso de Estudio. Aplicación de la Evaluación del Ciclo de Vida Módulo 14
Pre-combustión de Diesel: La distribución de tamaño para
calderas industriales que queman aceite residual (USEPA 1995b)
fue incluida en el modelo. En realidad, en el proceso de
producción de diesel también existe emisión de partículas de los
procesos de cracking; sin embargo, debido a la falta de
información sobre la distribución del tamaño de partículas de esta
operación, la distribución para calderas industriales es
considerada representativa para todo el proceso.
Transporte por carretera/ferrocarril: La distribución de tamaño
de partícula para vehículos diesel (USEPA 2003) fue incluida en el
modelo.
Evaluación de Impacto del Ciclo de VidaEvaluación de Impacto del Ciclo de Vida
Planta Integrada de Papel PeriódicoPlanta Integrada de Papel Periódico123
4
Distribución de tamaño de PartículaDistribución de tamaño de Partícula
Tier II : Caso de Estudio. Aplicación de la Evaluación del Ciclo de Vida Módulo 14
Los datos de emisión de procesos con contribución pequeña en
el inventario de partículas por 1 entrada de papel periódico no
fueron redefinidos para incluir la distribución del tamaño de
partícula (i.e. producción de químicos así como gasolina,
combustión de propano y queroseno y pre-combustión).
Evaluación de Impacto del Ciclo de VidaEvaluación de Impacto del Ciclo de Vida
Planta Integrada de Papel PeriódicoPlanta Integrada de Papel Periódico123
4
Distribución de tamaño de PartículaDistribución de tamaño de Partícula
Tier II : Caso de Estudio. Aplicación de la Evaluación del Ciclo de Vida Módulo 14
Caracterización de Sólidos Totales Caracterización de Sólidos Totales Suspendidos (Total Suspended Solids, TSS) Suspendidos (Total Suspended Solids, TSS)
TSS se refiere a la cantidad de fibra en los efluentes de una
planta productora de pulpa y papel y es regulada por el
Canadian Pulp and Paper Effluent Regulation según Fisheries Act
(Environmental Canada 2002).
Los TSS no son caracterizados por modelos de evaluación de
ciclo de vida existentes. Sin embargo, debido a su naturaleza
biológica, se puede asumir que los impactos de los TSS ya han
sido considerados por la caracterización de BOD en la categoría
de impacto de eutroficación.
Evaluación de Impacto del Ciclo de VidaEvaluación de Impacto del Ciclo de Vida
Planta Integrada de Papel PeriódicoPlanta Integrada de Papel Periódico123
4
Tier II : Caso de Estudio. Aplicación de la Evaluación del Ciclo de Vida Módulo 14
Caracterización de la Carga OrgánicaCaracterización de la Carga Orgánica
El modelo de eutroficación TRACI incluye factores individuales de
caracterización para BOD y COD (i.e. Demanda de Oxígeno Químico o
Chemical Oxygen Demand, COD) y recomienda caracterizar solo COD
cuando ambos parámetros están disponibles para cualquier proceso
unitario, con el objetivo de evitar una doble consideración (Norris
2003).
Esta recomendación ha sido aplicada en todos los procesos unitarios
del sistema estudiado excepto en la planta de papel periódico porque
las características del efluente (i.e. baja biodegradabilidad de los
sólidos suspendidos orgánicos y contenido de nutrientes) concuerdan
con las de aquellas para las que el COD es una sobreestimación de la
demanda ambiental total de oxígeno (Norris 2003).
Evaluación de Impacto del Ciclo de VidaEvaluación de Impacto del Ciclo de Vida
Planta Integrada de Papel PeriódicoPlanta Integrada de Papel Periódico123
4
Tier II : Caso de Estudio. Aplicación de la Evaluación del Ciclo de Vida Módulo 14
NormalizaciónNormalización
Se evaluaron dos referencias recomendadas por ISO (ISO 2001a)
para normalizar los resultados de la caracterización con el
propósito de comprender mejor la magnitud relativa de los
impactos de la producción de papel periódico. Sin embargo, la
falta de datos representativos fue una restricción para la
cuantificación.
Escenario base para el sistema en estudio: El ciclo de vida
promedio de origen a destino final de la producción de papel
periódico en el contexto de América del Norte es el mejor
escenario de referencia para este caso en particular. No obstante,
éste no está disponible aún.
Evaluación de Impacto del Ciclo de VidaEvaluación de Impacto del Ciclo de Vida
Planta Integrada de Papel PeriódicoPlanta Integrada de Papel Periódico123
4
Tier II : Caso de Estudio. Aplicación de la Evaluación del Ciclo de Vida Módulo 14
Emisiones per cápita: Datos para calcular los factores de
normalización para esta referencia están disponibles: sin embargo,
algunos datos faltantes referidos a emisiones significativas del sistema
(e.g. BOD) no permitieron calcular un perfil de normalización
representativo.
Para las aplicaciones pretendidas (i.e. evaluación de modificaciones
de proceso, demostración de mejoras continuas y diseño de
configuración de mínimo impacto de la planta), se recomienda usar los
resultados de caracterización de este modelo base como referencia de
normalización.
NormalizaciónNormalizaciónEvaluación de Impacto del Ciclo de VidaEvaluación de Impacto del Ciclo de Vida
Planta Integrada de Papel PeriódicoPlanta Integrada de Papel Periódico123
4
Tier II : Caso de Estudio. Aplicación de la Evaluación del Ciclo de Vida Módulo 14
PonderaciónPonderación
La pregunta de ponderación surge cuando se efectúan un balance
entre categorías de impacto (i.e. cuando no se puede decidir
deliberadamente que una opción es ambientalmente preferible a otra
por todas las categorías de impacto incluidas en el estudio). Este paso
opcional, por tanto, no es aplicado en este estudio descriptivo pero
muy probablemente será necesario incluirlo en las aplicaciones
previstas.
Varios métodos de ponderación se cubren en la literatura y se ha
mostrado que pueden llevar a diferentes resultados. Sin embargo,
siguen siendo un tema controversial y no existe ningún método de
ponderación favorecido para su uso en LCA (Udo de Haes et al 2002,
Hofstetter 1999, Finnveden 1999).
Evaluación de Impacto del Ciclo de VidaEvaluación de Impacto del Ciclo de Vida
Planta Integrada de Papel PeriódicoPlanta Integrada de Papel Periódico123
4
Tier II : Caso de Estudio. Aplicación de la Evaluación del Ciclo de Vida Módulo 14
Caracterización de la Carga OrgánicaCaracterización de la Carga Orgánica
Para los casos de estudio referidos a las aplicaciones
previstas, la definición de factores de ponderación debe ser
transparente; un análisis de sensibilidad debe ser realizado
para ilustrar los efectos de esta opción y el perfil ponderado
debe considerarse como material de entrada a la fase de
interpretación en comparación a la respuesta final, según lo
recomendado (Bengtsson et al. 2000).
Evaluación de Impacto del Ciclo de VidaEvaluación de Impacto del Ciclo de Vida
Planta Integrada de Papel PeriódicoPlanta Integrada de Papel Periódico123
4
Tier II : Caso de Estudio. Aplicación de la Evaluación del Ciclo de Vida Módulo 14
Proceso de evaluación por paresProceso de evaluación por pares
Una evaluación formal interna por pares de este caso de
estudio está siendo llevada a cabo por expertos en LCA del
Interuniversity Reference Centre for the Life Cycle
Assessment, Interpretation and Management of Products,
Processes and Services (CIRAIG) de Ecole Polytechnique de
Montreal, siguiendo el protocolo ISO (ISO 1997). Ésta
evaluación o revisión incluye la metodología para cada una
de las cuatro etapas de la LCA así como los procedimientos
de cálculo, datos de entrada y resultados.
Evaluación de Impacto del Ciclo de VidaEvaluación de Impacto del Ciclo de Vida
Planta Integrada de Papel PeriódicoPlanta Integrada de Papel Periódico123
4
Tier II : Caso de Estudio. Aplicación de la Evaluación del Ciclo de Vida Módulo 14
Tier II : ContenidoTier II : Contenido
* Para planeación estratégica. * En EIS para cuantificar y comunicar los impactos
ambientales.
* En EMS para demostrar mejoras ambientales continuas.
3. Panorama de como este modelo puede ser usado en la "Ideología del Ciclo de Vida":
2. Modelo de aplicación “Clásico” para identificar las oportunidades de mejora ambiental.
* Modelo de Interpretación incluyendo Análisis de Sensibilidad de Parámetros
* Evaluación de Impacto del Ciclo de Vida (LCIA)* Inventario de Ciclo de Vida (LCI)* Definición de meta y alcance
* Descripción del sistema estudiado
1. Ejemplo de caso de estudio de la aplicación de la LCA a una planta productora de papel periódico, incluyendo:
4. Preguntas de opción múltiple
Tier II : Caso de Estudio. Aplicación de la Evaluación del Ciclo de Vida Módulo 14
Modelo de InterpretaciónModelo de Interpretación
• Caracterización deincertidumbre• Evaluación de parámetros de incertidumbresemi-cuantitativos• Identificación de paráme-tros clave de entrada • Análisis de Sensibilidad• Desarrollo de escenariosy análisis• Conclusiones y recomendaciones
Definición de meta y alcance
(ISO 14041)
Evaluación deinventario(ISO 14041)
Evaluación deImpacto
(ISO 14042)
Interpretacióndel ciclode vida
(ISO 14043)
Principios y marco de referencia (ISO 14040)
Planta Integrada de Papel PeriódicoPlanta Integrada de Papel Periódico
Tier II : Caso de Estudio. Aplicación de la Evaluación del Ciclo de Vida Módulo 14
123
4
DiscusiónDiscusión Se seleccionaron 26 parámetros como "clave". La mayoría de las
categorías de impacto mostraron sensibilidad significativa (>10%) en
consumo de energía en la planta de papel periódico, incluyendo
consumo de electricidad y gas natural. La eutroficación mostró
sensibilidad significativa solo en emisiones N-t en el efluente de la
planta de papel periódico.
Entre los parámetros de fondo, sensibilidades mayores a 20% fueron
encontradas para datos de emisiones de reducción de ozono de la
producción de DTPA (i.e. quelante), descargas de arsénico al agua de la
producción de soda, emisiones de arsénico y mercurio al aire por la
producción de electricidad y emisiones de metano de rellenos
industriales. Las categorías de impacto afectadas por estos parámetros
fueron calentamiento global, desgaste de ozono, ecotoxicidad y
toxicidad a humanos.
Modelo de InterpretaciónModelo de Interpretación
Planta Integrada de Papel PeriódicoPlanta Integrada de Papel Periódico
Tier II : Caso de Estudio. Aplicación de la Evaluación del Ciclo de Vida Módulo 14
DiscusiónDiscusión
Para la evaluación de opciones metodológicas, el análisis
de dos enfoques alternativos de distribución de sub-
productos en las operaciones de aserraderos, muestra una
variación en los resultados indicadores de categoría de 2%
a 13% cuando las cargas totales están asignadas al
producto principal (i.e. maderos). También se encontró que
la exclusión de recopilación de papel de desecho del
sistema no afecta los resultados finales.
123
4
Modelo de InterpretaciónModelo de Interpretación
Planta Integrada de Papel PeriódicoPlanta Integrada de Papel Periódico
Tier II : Caso de Estudio. Aplicación de la Evaluación del Ciclo de Vida Módulo 14
Identificación de Parámetros ClaveIdentificación de Parámetros Clave Un gran número de parámetros es introducido en la fase de inventario del ciclo de vida, dependiendo del alcance y la complejidad del sistema en estudio. Por tanto, es importante seleccionar sistemáticamente los parámetros clave en que se enfocará el análisis de interpretación. Se ha recomendado un análisis de sensibilidad amplio usando estimados de incertidumbre estándar (Sakai et al. 2002, Heijungs et al. 2001, Heijungs 1996). Sin embargo, una desventaja de usar un rango de sensibilidad estándar es que resultan parámetros con menor contribución a la LCA, pero con un gran rango desconocido de incertidumbre son eliminados del análisis (Huijbregts 1998b). Un enfoque alternativo es identificar los parámetros clave de entrada en base a la contribución de datos de entrada a los resultados y una evaluación cualitativa de la incertidumbre de los datos (Maurice et al 2000).
123
4
Modelo de InterpretaciónModelo de Interpretación
Planta Integrada de Papel PeriódicoPlanta Integrada de Papel Periódico
Tier II : Caso de Estudio. Aplicación de la Evaluación del Ciclo de Vida Módulo 14
Éste último enfoque es aplicado en el modelo base, con algunas
modificaciones. El procedimiento es llevado a cabo por categoría
de impacto y se explica abajo, ilustrándolo con el ejemplo del
Calentamiento Global (Global Warming, GW).
Paso 1: Calcular la contribución por sustancia y hacer un corte
(e.g. 1%) para reducir el análisis solo para aquellas sustancias con
aportaciones importantes al resultado indicador.
Ej: De 13 gases de efecto invernadero (GHG) incluidos en el
estudio, 99.2% del resultado indicador del calentamiento global
total representa la contribución de CO2 (90.6%) y metano (8.6%).
123
4
Modelo de InterpretaciónModelo de Interpretación
Planta Integrada de Papel PeriódicoPlanta Integrada de Papel Periódico
Identificación de Parámetros ClaveIdentificación de Parámetros Clave
Tier II : Caso de Estudio. Aplicación de la Evaluación del Ciclo de Vida Módulo 14
Paso 2: Calcular la contribución de procesos unitarios a la
emisión total de cada sustancia seleccionada en el paso 1.
Ej: La siguiente tabla muestra la contribución de procesos
unitarios en emisiones totales de CO2 (solo se muestran
contribuciones mayores a 1%, sin embargo ningún corte fue
aplicado en este paso).
1.06Transporte en ferrocarril
1.54
3.62Transporte en camión
11.57Caldera - combustión de gas natural
79.02Producción de Electricidad
Contribución (%)Proceso Unitario
Contribución de procesos unitarios a las emisiones totales de CO2
123
4
Modelo de InterpretaciónModelo de Interpretación
Planta Integrada de Papel PeriódicoPlanta Integrada de Papel Periódico
Identificación de Parámetros ClaveIdentificación de Parámetros Clave
Caldera - precombustión de gas natural
Tier II : Caso de Estudio. Aplicación de la Evaluación del Ciclo de Vida Módulo 14
Paso 3: Calcular la contribución de cada par proceso unitario/emisión
a la categoría de resultado indicador multiplicando las contribuciones
calculadas en los pasos 1 y 2. Ej: La siguiente tabla 3 muestra la contribución de procesos unitarios al
GW potencial total debido a las emisiones de metano y CO2 (sólo
contribuciones mayores a 1% son mostradas, sin embargo ningún corte fue aplicado en este paso).
1.39CO 2
3.28CO 2Transporte en camión
7.51MetanoRelleno Industrial
10.48CO 2Caldera- combustión de gas natural
71.59CO 2Producción de Electricidad
Contribución (%)EmisiónProceso Unitario
Contribución de pares proceso unitario/emisión al GW potencial total
123
4
Modelo de InterpretaciónModelo de Interpretación
Planta Integrada de Papel PeriódicoPlanta Integrada de Papel Periódico
Identificación de Parámetros ClaveIdentificación de Parámetros Clave
Caldera- precombustión de gas natural
Tier II : Caso de Estudio. Aplicación de la Evaluación del Ciclo de Vida Módulo 14
Paso 4: Definir Indicadores de Calidad de Datos (Data Quality Indicators, DQI) apropiados al estudio para evaluar cuantitativamente la incertidumbre de los pares proceso unitario/emisiones. Ej: Cuatro DQI fueron definidos para este estudio: fuente de datos, correlación temporal, correlación geográfica y correlación tecnológica. La matriz mejorada de DQI de Weidema (Weidema 1998) fue usada como referencia, sin embargo consideramos que la confiabilidad de la fuente y los indicadores de integridad no eran completamente adecuados para el estudio. La confiabilidad de los indicadores involucra la evaluación de los procesos de verificación los cuales no están disponibles en las bases comerciales usadas y el indicador de integridad es más apropiado para el grupo de datos (i.e. el proceso
unitario completo) que para un flujo elemental (e.g. CO2 de la
producción de electricidad).
123
4
Modelo de InterpretaciónModelo de Interpretación
Planta Integrada de Papel PeriódicoPlanta Integrada de Papel Periódico
Identificación de Parámetros ClaveIdentificación de Parámetros Clave
Tier II : Caso de Estudio. Aplicación de la Evaluación del Ciclo de Vida Módulo 14
Por tanto, estos dos últimos indicadores fueron reemplazados por
la fuente de indicadores de datos y las descripciones de las
pruebas 1 a 5 fueron definidas como sigue, de manera que
representan las diferentes fuentes usadas:
Prueba 1: Promedio de medidas continuas
Prueba 2: Promedio de medidas puntuales
Prueba 3: Calculado de datos medidos
Prueba 4: Calculado de referencias literarias
Prueba 3: Estimado de fuentes desconocidas
123
4
Modelo de InterpretaciónModelo de Interpretación
Planta Integrada de Papel PeriódicoPlanta Integrada de Papel Periódico
Identificación de Parámetros ClaveIdentificación de Parámetros Clave
Tier II : Caso de Estudio. Aplicación de la Evaluación del Ciclo de Vida Módulo 14
A pesar de la recomendación de Weidema de no agrupar de ninguna
manera los DQIs, aplicamos el enfoque de Maurice al cálculo del
promedio de los mismos para simplificar el procedimiento, tomando en
cuenta que éstos son "indicadores intermedios" usados para seleccionar
parámetros clave para los que posteriormente se calculará la
incertidumbre cuantitativa.
Paso 5: Definir los niveles bajos y altos de contribución e
incertidumbre para aplicar el enfoque propuesto por Heijungs (Heijungs
1996) ilustrado en esta figura. .
Ej: Para este estudio se definió un límite entre contribución baja y alta
de 10% y para incertidumbre baja y alta, un DQI de 2.
123
4
Modelo de InterpretaciónModelo de Interpretación
Planta Integrada de Papel PeriódicoPlanta Integrada de Papel Periódico
Identificación de Parámetros ClaveIdentificación de Parámetros Clave
Tier II : Caso de Estudio. Aplicación de la Evaluación del Ciclo de Vida Módulo 14
Identificación de Parámetros Clave por Identificación de Parámetros Clave por Categorías de ImpactoCategorías de Impacto
ContribuciónBaja Alta
Incert
idu
mb
re
Alta
Baja
Posible parámetro clave
Posible parámetro clave
No es un parámetro clave
Parámetros clave
B. Maurice et al.
123
4
Modelo de InterpretaciónModelo de Interpretación
Planta Integrada de Papel PeriódicoPlanta Integrada de Papel Periódico
Si hay mas de uno, se elige el de mayor DQI
Todos los parámetros clave
se eligen por análisis de
sensibilidad
Si hay más de uno, se elige el de mayor % de contribución
Tier II : Caso de Estudio. Aplicación de la Evaluación del Ciclo de Vida Módulo 14
Identificación de Parámetros claveIdentificación de Parámetros clave Paso 6: Encontrar los "parámetros clave" (cuadrante II),
calculando el DQI promedio de todos los pares proceso
unitario/emisión con una contribución al indicador de impacto
resultante mayor a 10% y seleccionando aquellos para los que el DQI
es mayor a 2.
Ej: Se calcularon DQIs promedio para emisiones de CO2 resultantes
de la producción de electricidad (71.6% de contribución al GW) y de
la combustión de gas natural en caldera (10.5% de contribución al
GW). Los resultados son 1.4 y 2.3 respectivamente. Por tanto la
emisión de CO2 de la combustión de gas natural para producir vapor
en la caldera fue seleccionada como "parámetro clave".
123
4
Modelo de InterpretaciónModelo de Interpretación
Planta Integrada de Papel PeriódicoPlanta Integrada de Papel Periódico
Tier II : Caso de Estudio. Aplicación de la Evaluación del Ciclo de Vida Módulo 14
Paso 7: Seleccionar "posibles parámetros clave" representativos
del cuadrante I y III. Este paso es importante porque parámetros
significativos pueden ser localizados en estos cuadrantes.
En el cuadrante I podemos encontrar parámetros de proceso para los
que los datos son obtenidos en sitio y que por tanto tienen buena
calidad de datos y, al mismo tiempo, contribución elevada al indicador
total de categoría resultante ya que están más cerca a la unidad
funcional en la cadena de producto. Oportunidades de mejorar el
desempeño ambiental pueden ser pasadas por alto al no considerar
todos estos parámetros basados en la buena calidad de los datos.
123
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Modelo de InterpretaciónModelo de Interpretación
Planta Integrada de Papel PeriódicoPlanta Integrada de Papel Periódico
Identificación de Parámetros claveIdentificación de Parámetros clave
Tier II : Caso de Estudio. Aplicación de la Evaluación del Ciclo de Vida Módulo 14
Por otro lado, en el cuadrante III podemos encontrar parámetros de
fondo (e.g. emisiones de la producción de químicos) para los que se
obtienen datos de bases comerciales y por tanto con mayor
incertidumbre que los parámetros anteriores, pero también con
menos contribución a los indicadores de categoría resultantes.
Oportunidades para mejorar la calidad de los datos pueden ser
omitidas al no considerar todos los parámetros basados en su baja
contribución.
Proponemos la selección de "posibles parámetros clave" en base a
su contribución la cual es un indicador cuantitativo más certero que el
DQI. Los DQIs pueden ser usados como criterio secundario de
selección, por ejemplo cuando se encuentran contribuciones iguales
para dos pares proceso unitario/emisión diferentes, se selecciona el
de mayor DQI.
123
4
Modelo de InterpretaciónModelo de Interpretación
Planta Integrada de Papel PeriódicoPlanta Integrada de Papel Periódico
Identificación de Parámetros claveIdentificación de Parámetros clave
Tier II : Caso de Estudio. Aplicación de la Evaluación del Ciclo de Vida Módulo 14
Ej: La emisión de CO2 por producción de electricidad (contribución
de 71.7% y DQI de 1.5) es seleccionada del cuadrante I. Del
cuadrante III se selecciona la emisión de metano de rellenos
industriales (contribución de 7.4% y DQI de 3.5)
Paso 8: Para todos los pares proceso unitario/emisión
seleccionados, identificar los flujos elementales e intermedios que los
afectan. Éstos parámetros son analizados en el próximo paso de
procedimiento de interpretación.
Ej: La tabla 4 muestra la lista de los pares proceso unitario/emisión
seleccionados con los flujos elementales e intermedios relacionados
(i.e. parámetros clave) así como sus unidades.
123
4
Modelo de InterpretaciónModelo de Interpretación
Planta Integrada de Papel PeriódicoPlanta Integrada de Papel Periódico
Identificación de Parámetros claveIdentificación de Parámetros clave
Tier II : Caso de Estudio. Aplicación de la Evaluación del Ciclo de Vida Módulo 14
kg/kgMetano de rellenos
kg/admtDesechos de procesoa rellenos
Relleno Industrial/metano
kg/m 3
m3/admtConsumo deGas Natural
Combustión de gas natural en caldera /CO2
kg/kWhCO2 de la producciónDe electricidad
Elemental
kWh/admtConsumo deElectricidad
IntermedioProducción de Electricidad/CO2
UnidadParámetro claveTipo de flujoProceso Unitario/emisión
Parámetros clave seleccionados por análisis de sensibilidad de resultados potenciales de GW
123
4
Modelo de InterpretaciónModelo de Interpretación
Planta Integrada de Papel PeriódicoPlanta Integrada de Papel Periódico
Identificación de Parámetros claveIdentificación de Parámetros clave
Elemental
Intermedio
Elemental
Intermedio
CO2 de la combustión de gas natural
Tier II : Caso de Estudio. Aplicación de la Evaluación del Ciclo de Vida Módulo 14
Definición de Rangos de Incertidumbre para Definición de Rangos de Incertidumbre para Parámetros Clave Seleccionados Parámetros Clave Seleccionados
Los rangos de incertidumbre para parámetros clave
seleccionados fueron calculados para realizar análisis de
sensibilidad. Las directrices propuestas por Maurice (Maurice et al.
2000) fueron consideradas para el cálculo o estimado de los rangos
de incertidumbre, como sigue:
Para datos primarios en bosques, aserraderos y plantas de papel
periódico, los valores mínimos y máximos de estadísticas
mensuales para el año 2001 definieron el rango de incertidumbre. Para datos primarios de producción de electricidad, solo se
disponía de los promedios de la producción en sitio, se aplicó la
consideración de ±20% para medidas continuas y ±50% para
medidas puntuales (Hanssen et al. 1996).
123
4
Modelo de InterpretaciónModelo de Interpretación
Planta Integrada de Papel PeriódicoPlanta Integrada de Papel Periódico
Tier II : Caso de Estudio. Aplicación de la Evaluación del Ciclo de Vida Módulo 14
Para datos secundarios de la base de datos Franklin: Un
porcentaje de variación fue aplicado de acuerdo a la
información de los fabricantes de las bases de datos.
Para datos secundarios de otras bases de datos donde no se
cuenta con información de incertidumbre, el rango de
incertidumbre esta basado en la comparación de procesos
similares de diferentes bases de datos. .
Para datos secundarios donde no se tiene información de
procesos similares de otras bases de datos, el rango de
incertidumbre esta basado en los intervalos propuestos por
Finnveden (Finnveden et al. 1998).
123
4
Modelo de InterpretaciónModelo de Interpretación
Planta Integrada de Papel PeriódicoPlanta Integrada de Papel Periódico
Definición de Rangos de Incertidumbre para Definición de Rangos de Incertidumbre para Parámetros Clave Seleccionados Parámetros Clave Seleccionados
Tier II : Caso de Estudio. Aplicación de la Evaluación del Ciclo de Vida Módulo 14
Análisis de Sensibilidad en Parámetros Clave de Primer Análisis de Sensibilidad en Parámetros Clave de Primer Plano y de Fondo Plano y de Fondo
La técnica para el análisis de sensibilidad fue seleccionada de un
estudio donde se compararon catorce métodos en términos del
esfuerzo de cálculo requerido, la clasificación de sensibilidad de los
parámetros y el método relativo de desempeño (Hamby 1995). El
estudio concluye que el método de Índice de Sensibilidad (SI) es "el
método más fácil y confiable que se puede realizar sin conocimiento
detallado del parámetro de distribución".
El índice de sensibilidad es un método uno-a-la-vez donde un
parámetro es variado cada vez de su valor mínimo al máximo (rango
de incertidumbre) mientras que los otros se mantienen fijos y la
diferencia porcentual de salida resultante es calculada y expresada
como SI.
123
4
Modelo de InterpretaciónModelo de Interpretación
Planta Integrada de Papel PeriódicoPlanta Integrada de Papel Periódico
Tier II : Caso de Estudio. Aplicación de la Evaluación del Ciclo de Vida Módulo 14
Los Índices de Sensibilidad fueron calculados por los parámetros
clave seleccionados y los resultados son analizados de manera
separada para los parámetros de primer plano y de fondo, esto con
la finalidad de identificar oportunidades de mejora para el
desempeño ambiental y la calidad de los datos respectivamente.
Las siguientes dos figuras muestran los resultados para los
parámetros de primer plano y de fondo. Veintiséis parámetros clave
fueron analizados en total, pero solo se muestran aquellos con SI
mayor a 10%. Se puede observar que los parámetros de fondo
tienen por lo general, mayor sensibilidad que los parámetros de
primer plano debido a su alta incertidumbre.
123
4
Modelo de InterpretaciónModelo de Interpretación
Planta Integrada de Papel PeriódicoPlanta Integrada de Papel Periódico
Análisis de Sensibilidad en Parámetros Clave de Primer Análisis de Sensibilidad en Parámetros Clave de Primer Plano y de Fondo Plano y de Fondo
Tier II : Caso de Estudio. Aplicación de la Evaluación del Ciclo de Vida Módulo 14
Resultados del Análisis de Sensibilidad de Parámetros de Primer Plano
Cancerígenos
28
26
24
22
20
18
16
14
12
10
Categorías de ImpactoConsumo de Electricidad Consumo de gas natural N-t del efluente de la planta
de papel periódicoConsumo de diesel
SI
(%)
Sensibilidad de Indicadores de Categoría Resultantes en Parámetros de Procesos Clave de la Planta
123
4
Modelo de InterpretaciónModelo de Interpretación
Planta Integrada de Papel PeriódicoPlanta Integrada de Papel Periódico
Análisis de Sensibilidad en Parámetros Clave de Primer Análisis de Sensibilidad en Parámetros Clave de Primer Plano y de Fondo Plano y de Fondo
Calentamiento
Global
Acidificación Eutroficación Smog fotoquímico
Ecotoxicidad SH
SH
SHNo Cancerígenos Partículas
Tier II : Caso de Estudio. Aplicación de la Evaluación del Ciclo de Vida Módulo 14
De esta figura se puede concluir que los esfuerzos de la planta
para mejorar el desempeño del ciclo de vida de la producción de
papel periódico debe enfocarse en los problemas de energía,
especialmente consumo de electricidad y gas natural para
producir vapor, que tiene una sensibilidad importante en la
mayoría de las categorías de impacto. También, los resultados de
la categoría de eutroficación pueden ser reducidos
significativamente tomando acciones para reducir las emisiones
de N-t de los efluentes de la planta de papel periódico.
123
4
Modelo de InterpretaciónModelo de Interpretación
Planta Integrada de Papel PeriódicoPlanta Integrada de Papel Periódico
Análisis de Sensibilidad en Parámetros Clave de Primer Análisis de Sensibilidad en Parámetros Clave de Primer Plano y de Fondo Plano y de Fondo
Tier II : Caso de Estudio. Aplicación de la Evaluación del Ciclo de Vida Módulo 14
Resultados del Análisis de Sensibilidad de Parámetros de fondo
Deterioro del Ozono
80
70
60
50
40
30
20
CH4 de rellenos ind. CO2 prod. De electricidad Hg de prod. De elect. As de prod. de elec.
Halon -1301 prod de DTPA CFC-114 de prod. de DTPA As-w de prod. de NaOH
SI
(%)
Categorías de Impacto
123
4
Modelo de InterpretaciónModelo de Interpretación
Planta Integrada de Papel PeriódicoPlanta Integrada de Papel Periódico
Análisis de Sensibilidad en Parámetros Clave de Primer Análisis de Sensibilidad en Parámetros Clave de Primer Plano y de Fondo Plano y de Fondo
Sensibilidad de Indicadores de Categoría Resultantes en Parámetros de Procesos Clave de la Planta
Calentamiento
Global
EcotoxicidadCancerígenos
SH
SHNo Cancerígenos
Tier II : Caso de Estudio. Aplicación de la Evaluación del Ciclo de Vida Módulo 14
De esta figura se puede concluir que los esfuerzos para mejorar
la calidad de los datos debe enfocarse en las emisiones de la
producción de DTPA que deterioran el ozono (i.e. quelante), las
emisiones de arsénico al agua de la producción de soda,
emisiones de mercurio y arsénico al aire de la producción de
electricidad y las emisiones de metano de rellenos industriales.
Las acciones deben orientarse primero a mejorar los rangos de
incertidumbre estimados y después a evaluar por un análisis de
sensibilidad complementario si se requiere mejor calidad de datos
de producción.
123
4
Modelo de InterpretaciónModelo de Interpretación
Planta Integrada de Papel PeriódicoPlanta Integrada de Papel Periódico
Análisis de Sensibilidad en Parámetros Clave de Primer Análisis de Sensibilidad en Parámetros Clave de Primer Plano y de Fondo Plano y de Fondo
Tier II : Caso de Estudio. Aplicación de la Evaluación del Ciclo de Vida Módulo 14
Evaluación de Incertidumbres debido a Elecciones Evaluación de Incertidumbres debido a Elecciones Metodológicas Metodológicas
Ejemplos de elecciones metodológicas que presentan incertidumbre
en los modelos de LCA son: La selección de unidad funcional, los
límites del sistema, reglas de asignación, la opción de usar datos
promedio o tecnología promedio y selección de métodos de
caracterización (Bjorklund 2002). Para reducir este tipo de
incertidumbre, se ha recomendado usar procedimientos
estandarizados (i.e. familia ISO 14040), así como realizar procesos
evaluados por iguales al juzgar las opciones (Huijbregts 1998a).
En el desarrollo de modelos base, además de la aplicación de
medidas recomendadas para reducir la incertidumbre debido a
elecciones, se analizaron los efectos de dos opciones metodológicas,
para las que se discuten diferentes enfoques entre profesionistas.
123
4
Modelo de InterpretaciónModelo de Interpretación
Planta Integrada de Papel PeriódicoPlanta Integrada de Papel Periódico
Tier II : Caso de Estudio. Aplicación de la Evaluación del Ciclo de Vida Módulo 14
Asignación por Producto en un AserraderoAsignación por Producto en un Aserradero
Los enfoques presentados previamente fueron modelados y las
categorías de impacto resultantes son comparadas con aquellas del
modelo base en la siguiente figura. Los perfiles están normalizados
contra los resultados del modelo base.
Enfoque Alternativo 1: Las cargas ambientales son asignadas solo a
maderos y astillas.
Enfoque Alternativo 2: Las cargas ambientales son asignadas solo a
maderos.
123
4
Modelo de InterpretaciónModelo de Interpretación
Planta Integrada de Papel PeriódicoPlanta Integrada de Papel Periódico
Tier II : Caso de Estudio. Aplicación de la Evaluación del Ciclo de Vida Módulo 14
Resultados del Análisis de Sensibilidad con Enfoques alternativos de Asignación para operaciones en un Aserradero
Asignación de subproductos en un AserraderoAsignación de subproductos en un Aserradero
Acidificación Ecotoxicidad Eutroficación Calentamiento Global
SH SH SH Deterioro Smog de Ozono Fotoquímico Cancerigeno Partícula No Cancerígeno
1.1
1.0
0.9
0.8
0.7
Categorías de Impacto
Enfoque Alternativo 1 Enfoque Alternativo 2
Análisis de Sensibilidad en Enfoques Alternativos de Asignación
Valo
r N
orm
ali
zad
o123
4
Modelo de InterpretaciónModelo de Interpretación
Planta Integrada de Papel PeriódicoPlanta Integrada de Papel Periódico
Tier II : Caso de Estudio. Aplicación de la Evaluación del Ciclo de Vida Módulo 14
Asignación de subproductos en un AserraderoAsignación de subproductos en un Aserradero
Los resultados muestran que, asignemos o no las cargas al hog
fuel, los resultados son los mismos. Pero cuando las cargas
ambientales son exclusivamente asignadas a maderos, los
resultados de caracterización difieren del modelo base de 2% a
13%, con valores mayores para salud humana-partículas y smog
fotoquímico donde el transporte tiene una contribución
significativa porque el consumo de diesel para el transporte de
troncos y operaciones del aserradero representa cerca del 75%
del consumo total para el transporte en camión.
123
4
Modelo de InterpretaciónModelo de Interpretación
Planta Integrada de Papel PeriódicoPlanta Integrada de Papel Periódico
Tier II : Caso de Estudio. Aplicación de la Evaluación del Ciclo de Vida Módulo 14
Durante la definición del alcance, el transporte de papel de desecho de
la calle a las instalaciones de recuperación de material en las ciudades fue
considerada insignificante en comparación con otras actividades de
transporte (i.e. transporte de troncos, transporte de papel de desecho de
las instalaciones de recuperación de material a la planta, etc.) y por tanto
excluida del sistema.
En la fase de interpretación esta consideración fue verificada usando el
modelo de un camión de desecho municipal de la base de datos IVAM,
modelado por tiempo donde la distancia no es relevante; y datos promedio
de velocidad de recopilación de papel periódico durante el año 1998 en la
provincia de Ontario. Los resultados muestran que la contribución de la
recopilación de papel de desecho es insignificante para todas las
categorías de impacto (<<1%), siendo la mayor de 0.00435% para salud
humana-partículas.
Exclusión de Recopilación de Papel de DesechoExclusión de Recopilación de Papel de Desecho
123
4
Modelo de InterpretaciónModelo de Interpretación
Planta Integrada de Papel PeriódicoPlanta Integrada de Papel Periódico
Tier II : Caso de Estudio. Aplicación de la Evaluación del Ciclo de Vida Módulo 14
2. Evaluación de Oportunidades para mejorar el Desempeño Ambiental de la producción de papel periódico usando la Evaluación del Ciclo de Vida (LCA)
Tier II : ContenidoTier II : Contenido
* Modelo de Interpretación incluyendo Análisis de Sensibilidad de Parámetros
* Evaluación de Impacto del Ciclo de Vida (LCIA)
* Inventario de Ciclo de Vida (LCI)
* Definición de meta y alcance
* Descripción del sistema estudiado
1. Ejemplo de caso de estudio de la aplicación de la LCA a una planta productora de papel periódico, incluyendo:
3. Preguntas de opción múltiple
Tier II : Caso de Estudio. Aplicación de la Evaluación del Ciclo de Vida Módulo 14
Planta Integrada de Papel PeriódicoPlanta Integrada de Papel Periódico
Esta sección muestra la evaluación de oportunidades de
mejora, dividiendo las alternativas propuestas en aquellas
relacionadas al consumo de energía y las relacionadas con
emisiones de efluentes. En el primer grupo, analizamos el
incremento de la producción de DIP y la implementación de
sistemas de co-generación; los resultados muestran beneficios
importantes para la mayoría de las categorías de impacto (e.g.
20-40% de reducción en calentamiento global potencial),
excepto por acidificación, smog fotoquímico y salud humana-
partículas debido al incremento del consumo de gas natural por
1 entrada.
Evaluación de Oportunidades de Mejora AmbientalEvaluación de Oportunidades de Mejora Ambiental
Tier II : Caso de Estudio. Aplicación de la Evaluación del Ciclo de Vida Módulo 14
En el último grupo, analizamos el tratamiento terciario por
coagulación/floculación así como efluente cero por filtración
con membranas; éstas tecnologías muestran mejoras
significativas para potencial de eutroficación (i.e. 50-80% de
reducción), con mayores beneficios de tecnología de
membranas que eliminan completamente la aportación del
efluente de la planta de papel periódico a la eutroficación,
optimiza el uso de recursos acuáticos y tiene alternativas
disponibles de almacenamiento de lodos.
Planta Integrada de Papel PeriódicoPlanta Integrada de Papel Periódico
Evaluación de Oportunidades de Mejora AmbientalEvaluación de Oportunidades de Mejora Ambiental
Tier II : Caso de Estudio. Aplicación de la Evaluación del Ciclo de Vida Módulo 14
En esta publicación analizamos e interpretamos
sistemáticamente los resultados del modelo base para
identificar los parámetros de proceso y no-proceso con
influencia significativa en los impactos de la cadena total.
Finalmente, identificamos y evaluamos el potencial de
mejora del desempeño ambiental del ciclo de vida en
diferentes configuraciones de planta.
Planta Integrada de Papel PeriódicoPlanta Integrada de Papel Periódico
Evaluación de Oportunidades de Mejora AmbientalEvaluación de Oportunidades de Mejora Ambiental
Tier II : Caso de Estudio. Aplicación de la Evaluación del Ciclo de Vida Módulo 14
En esta sección, centramos la atención en el proceso clave de
la planta o parámetros de primer plano, porque son el punto de
inicio para la definición y evaluación de oportunidades para
mejorar el desempeño del ciclo de vida. La siguiente figura
muestra los resultados del análisis de sensibilidad para estos
parámetros.
Nota: SI = Índice de sensibilidad, definido como:
Donde Dmin y Dmax representan respectivamente los valores
de salida mínimo y máximo resultantes de variar el valor de
entrada en cierto rango (Hamby 1994).
max
minmax
D
DDSI
… (1)
Parámetros ClaveParámetros Clave
Planta Integrada de Papel PeriódicoPlanta Integrada de Papel Periódico
Evaluación de Oportunidades de Mejora AmbientalEvaluación de Oportunidades de Mejora Ambiental
Tier II : Caso de Estudio. Aplicación de la Evaluación del Ciclo de Vida Módulo 14
Resultados del análisis de sensibilidad en parámetros de primer plano
Parámetros ClaveParámetros Clave
SH SH SH Cáncerígeno no cancerígeno partículas
CalentamientoGlobal
Consumo de electricidad Consumo de Gas Natural
Categorías de Impacto
28
26
24
22
20
18
16
14
12
10
SI (%
)
Planta Integrada de Papel PeriódicoPlanta Integrada de Papel Periódico
Evaluación de Oportunidades de Mejora AmbientalEvaluación de Oportunidades de Mejora Ambiental
Eutroficación AcidificaciónSmog fotoquímico
Ecotoxicidad
N-t del efluente de la planta Consumo de diesel de periódico
Tier II : Caso de Estudio. Aplicación de la Evaluación del Ciclo de Vida Módulo 14
De la figura previa se puede concluir que las oportunidades
de la planta de mejorar el desempeño ambiental del ciclo de
vida se refieren a la reducción del uso de energía,
especialmente de electricidad y gas natural que tiene una
sensibilidad importante en la mayoría de las categorías de
impacto. Por otro lado, la eutroficación potencial puede ser
reducida de manera significativa al reducir las emisiones de N-t
del efluente de la planta de papel periódico.
Parámetros ClaveParámetros Clave
Planta Integrada de Papel PeriódicoPlanta Integrada de Papel Periódico
Evaluación de Oportunidades de Mejora AmbientalEvaluación de Oportunidades de Mejora Ambiental
Tier II : Caso de Estudio. Aplicación de la Evaluación del Ciclo de Vida Módulo 14
Escenario del AnálisisEscenario del Análisis Escenarios Orientados a la Energía
Se centran en reducir la compra de electricidad y el consumo de gas
natural. Consideramos las siguientes estrategias:
Reducir el consumo de energía de la planta incrementando la
producción DIP que involucra menos energía intensiva que el proceso
TMP.
Reducir la cantidad de energía comprada de la red de suministro por
medio de co-generación de vapor y electricidad, preferentemente de
biomasa.
Combinación de estas dos estrategias.
En base a éstas estrategias, desarrollamos tres configuraciones
alternativas de planta presentadas en la siguiente tabla.
Planta Integrada de Papel PeriódicoPlanta Integrada de Papel Periódico
Evaluación de Oportunidades de Mejora AmbientalEvaluación de Oportunidades de Mejora Ambiental
Tier II : Caso de Estudio. Aplicación de la Evaluación del Ciclo de Vida Módulo 14
Escenario del AnálisisEscenario del Análisis
103188%Lodos
36243244%Hog Fuel
54735048%Gas Natural
Desglose de fuentes de energía para producir vapor
10010022%-Co-generada en sitio
009898%Comprada de la red de suministro
Desglose de Electricidad
21361216GJ/admt
Consumo de Energía (electricidad + vapor)
1002010020%Contenido DIP
100% CE +100% DIP
100% CE100% DIPLínea baseUnidadParámetro
Configuraciones alternativas de planta para reducir el consumo de energía y los impactos relacionados
Planta Integrada de Papel PeriódicoPlanta Integrada de Papel Periódico
Evaluación de Oportunidades de Mejora AmbientalEvaluación de Oportunidades de Mejora Ambiental
Tier II : Caso de Estudio. Aplicación de la Evaluación del Ciclo de Vida Módulo 14
Escenario del AnálisisEscenario del Análisis
Escenarios Orientados a la Energía
El incremento de la producción DIP (100% DIP) resulta en el
consumo de cerca de la mitad de la electricidad requerida en el
modelo base; y al mismo tiempo, un incremento de 35% del
vapor producido por la caldera para reemplazar el vapor
recuperado del proceso TMP en el modelo base. Como
consecuencia, hay un decremento global en el consumo de
energía de la planta. Las principales suposiciones que hicimos
para el análisis de inventario de esta configuración son:
Planta Integrada de Papel PeriódicoPlanta Integrada de Papel Periódico
Evaluación de Oportunidades de Mejora AmbientalEvaluación de Oportunidades de Mejora Ambiental
Tier II : Caso de Estudio. Aplicación de la Evaluación del Ciclo de Vida Módulo 14
Escenario del AnálisisEscenario del Análisis
La cantidad adicional de ONP y GGS requerida es
transportada de los mismos lugares que el modelo base.
Además, consideramos un crédito por reciclar esta cantidad de
papel de desecho que, de otra manera, sería enviado a
rellenos.
La cantidad total de lodos DIP pueden ser deshidratados y
quemados en la caldera.
La energía adicional requerida en la caldera para producir
vapor es cubierta por el gas natural.
Planta Integrada de Papel PeriódicoPlanta Integrada de Papel Periódico
Evaluación de Oportunidades de Mejora AmbientalEvaluación de Oportunidades de Mejora Ambiental
Tier II : Caso de Estudio. Aplicación de la Evaluación del Ciclo de Vida Módulo 14
Escenario del AnálisisEscenario del Análisis
Como consecuencia de la última suposición, podemos observar en
la tabla previa que el desglose de gas natural y lodos se incrementa
en comparación con el modelo base. El consumo de gas natural se
incrementa cerca del 40% y la cantidad de lodos usados como fuente
de energía es dos veces más que en el modelo base.
En la configuración 100% CE, consideramos que toda la electricidad
consumida por la planta es co-generada en sitio. No incluimos ningún
programa de reducción de energía, pero cambiamos la fuente de
energía: en vez de comprar la electricidad de la red de suministro, la
generamos con vapor. Sin embargo, la cantidad requerida de vapor
para esta configuración es cercana al doble que la requerida por
modelo base.
Planta Integrada de Papel PeriódicoPlanta Integrada de Papel Periódico
Evaluación de Oportunidades de Mejora AmbientalEvaluación de Oportunidades de Mejora Ambiental
Tier II : Caso de Estudio. Aplicación de la Evaluación del Ciclo de Vida Módulo 14
Por lo tanto, la cantidad total de energía requerida en la planta
también aumenta. Producir este vapor adicional exclusivamente de
biomasa, no es factible debido a problemas de disponibilidad de hog
fuel donde el sistema está localizado. Por eso, asumimos que no
podemos incrementar el consumo de hog fuel actual más que 100%
y que el resto de las necesidades energéticas son cubiertas por gas
natural. Observe las variaciones en el desglose de estas fuentes de
energía en la misma tabla. Como resultado, el consumo de gas
natural para esta configuración es cerca de 4 veces mayor que el
consumo del modelo base.
Planta Integrada de Papel PeriódicoPlanta Integrada de Papel Periódico
Evaluación de Oportunidades de Mejora AmbientalEvaluación de Oportunidades de Mejora Ambiental
Escenario del AnálisisEscenario del Análisis
Tier II : Caso de Estudio. Aplicación de la Evaluación del Ciclo de Vida Módulo 14
El consumo de electricidad es reducido cerrando el TMP, pero los
requerimientos de vapor aumentan para reemplazar el vapor de TMP
y proveer la energía requerida para co-generar el 100% de las
necesidades de electricidad. Como consecuencia, los requerimientos
totales de energía se incrementan alrededor de 30%. Para la
cantidad adicional de papel de desecho requerido y lodo generado,
hicimos las mismas suposiciones que para la configuración 100%
DIP. Para el hog fuel adicional requerido, hicimos las mismas
consideraciones que para 100% CE. Ya que hay más lodo del que
puede ser usado como fuente de energía y hay menos electricidad
requerida en la planta, el consumo de gas natural se incrementa en
poco menos del doble comparado el modelo base.
Planta Integrada de Papel PeriódicoPlanta Integrada de Papel Periódico
Evaluación de Oportunidades de Mejora AmbientalEvaluación de Oportunidades de Mejora Ambiental
Escenario del AnálisisEscenario del Análisis
Tier II : Caso de Estudio. Aplicación de la Evaluación del Ciclo de Vida Módulo 14
Al usar LCA podemos identificar los beneficios e impactos de ir
del modelo base a configuraciones alternativas así como
identificar los trade-offs y los orígenes de los impactos. Por
ejemplo, la siguiente figura muestra una comparación del
Potencial de Calentamiento Global (Global Warming Potential,
GWP) para el modelo base y los escenarios orientados a la
energía designados. Todas las configuraciones involucran
mejoras para este indicador de desempeño, con reducciones de
20 a 40%, a pesar del hecho de que el consumo de energía
aumenta para los tres escenarios. Este resultado puede ser
explicado en base a la fuente de energía: estamos
reemplazando electricidad producida por carbón a 33% con
electricidad generada de gas natural y biomasa (CO2 neutral).
Planta Integrada de Papel PeriódicoPlanta Integrada de Papel Periódico
Evaluación de Oportunidades de Mejora AmbientalEvaluación de Oportunidades de Mejora Ambiental
Escenario del AnálisisEscenario del Análisis
Tier II : Caso de Estudio. Aplicación de la Evaluación del Ciclo de Vida Módulo 14
GWP de Configuraciones alternativas de una planta
1400
1200
1000
800
600
400
200
0Modelo Base 100%CE 100%DIP 100%CE+
100%DIP
Producción de Electricidad Combustión de gas Natural Producción de químicosn
Producción de combustibles Transporte Rellenos
Escenario
Kg
CO
2eq
/ a
dm
t
Planta Integrada de Papel PeriódicoPlanta Integrada de Papel Periódico
Evaluación de Oportunidades de Mejora AmbientalEvaluación de Oportunidades de Mejora Ambiental
Escenario del AnálisisEscenario del Análisis
Tier II : Caso de Estudio. Aplicación de la Evaluación del Ciclo de Vida Módulo 14
Respecto a las contribuciones del proceso, observamos una
reducción en el CO2eq emitido de la producción de electricidad
junto con un incremento de la combustión de gas natural en la
caldera, de tal manera que el impacto combinado de cubrir las
necesidades de energía de la planta es reducido en 30% en el
escenario 100% CE, 50% en el escenario 100% DIP y 60% para el
escenario combinado. Sin embargo, como el consumo de gas
natural se incrementa, los efectos de la pre-combustión (i.e.
producción de combustibles) son más significativos; veamos, por
ejemplo, el incremento del área punteada para el escenario 100%
CE. También podemos observar el aumento de la contribución de la
producción de químicos cuando más DIP es producido.
Planta Integrada de Papel PeriódicoPlanta Integrada de Papel Periódico
Evaluación de Oportunidades de Mejora AmbientalEvaluación de Oportunidades de Mejora Ambiental
Escenario del AnálisisEscenario del Análisis
Tier II : Caso de Estudio. Aplicación de la Evaluación del Ciclo de Vida Módulo 14
Las aportaciones de los rellenos y el transporte permanecen
casi constantes. En el caso de los rellenos, tenemos un
balance entre el aumento de desechos de proceso DIP, más
la cantidad de cenizas de la producción de vapor y el crédito
por reciclar más papel de desecho que, de otra manera,
sería enviado a rellenos. En el caso del transporte, el
balance es entre el transporte de papel de desecho y la
evasión del transporte relacionado a las operaciones en
bosques y aserraderos.
Planta Integrada de Papel PeriódicoPlanta Integrada de Papel Periódico
Evaluación de Oportunidades de Mejora AmbientalEvaluación de Oportunidades de Mejora Ambiental
Escenario del AnálisisEscenario del Análisis
Tier II : Caso de Estudio. Aplicación de la Evaluación del Ciclo de Vida Módulo 14
Las configuraciones alternativas de planta tienen beneficios
potenciales para mejorar el desempeño ambiental en las categorías de
impacto que tienen una sensibilidad significativa en el consumo de
electricidad (ver figura * ). Sin embargo, para las categorías de impacto
que son más sensibles al consumo de gas natural (i.e. acidificación,
smog fotoquímico y SH-Partículas), los resultados indicadores de
categoría aumentan como consecuencia del incremento del consumo
de gas natural. Por ejemplo, en la siguiente figura observamos que, a
pesar del hecho de que la aportación de la producción de electricidad
es reducida o eliminada, las aportaciones de biomasa y gas natural y
especialmente de la producción de gas natural se incrementan de
manera importante, resultando en un aumento del indicador de smog
fotoquímico.
Planta Integrada de Papel PeriódicoPlanta Integrada de Papel Periódico
Evaluación de Oportunidades de Mejora AmbientalEvaluación de Oportunidades de Mejora Ambiental
Escenario del AnálisisEscenario del Análisis
Tier II : Caso de Estudio. Aplicación de la Evaluación del Ciclo de Vida Módulo 14
Potencial de Smog Fotoquímico de las configuraciones alternativas de planta
6
5
4
3
2
1
0
g N
O2
/ a
dm
t
Modelo base 100%CE 100%DIP 100%CE+100%DIP
Producción de Electricidad Combustión de Gas Natural Producción de Químicosn
Producción de combustibles Transporte Combustión de Biomasa
Escenario
Planta Integrada de Papel PeriódicoPlanta Integrada de Papel Periódico
Evaluación de Oportunidades de Mejora AmbientalEvaluación de Oportunidades de Mejora Ambiental
Escenario del AnálisisEscenario del Análisis
Tier II : Caso de Estudio. Aplicación de la Evaluación del Ciclo de Vida Módulo 14
Otro punto a resaltar es, puesto que estos escenarios están
principalmente orientados a la reducción del consumo de electricidad
adquirida de la red de suministro, los beneficios resultantes dependen
fuertemente de la mezcla de energía en la fuente, y por tanto de la
ubicación de la planta. Para comprender mejor la importancia de este
parámetro de no-proceso, tomamos como referencia la mezcla de
energía promedio de tres provincias canadienses: Ontario, Québec y
Alberta. La siguiente tabla presenta la mezcla de energía para cada
provincia así como el GWP correspondiente. Note que este último
indicador fue calculado usando bases de datos de LCA para propósitos
comparativos y no representa emisiones reales (e.g. el modelo de
energía hidráulica considera cero emisiones).
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Escenario del AnálisisEscenario del Análisis
Tier II : Caso de Estudio. Aplicación de la Evaluación del Ciclo de Vida Módulo 14
Mezcla de energía y GWP para tres provincias canadienses
1.85e+49541Québec
3.87e+5283933Ontario
8.59e+59091Alberta
GWP(gCO2 /MWh)
Hidro (%)
Nuclear(%)
Fósil (%)
Provincia
Entonces, sustituimos el modelo real de producción de
electricidad por estros tres modelos diferentes y calculamos el
GWP del sistema completo (i.e. por 1 entrada) y las
contribuciones del proceso; los resultados se muestran en la
siguiente figura. Observamos que la ubicación de la planta influye
dramáticamente en los resultados indicadores de categoría y
consecuentemente, en la sensibilidad y los resultados del
escenario del análisis.
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Escenario del AnálisisEscenario del Análisis
Tier II : Caso de Estudio. Aplicación de la Evaluación del Ciclo de Vida Módulo 14
GWP por 1 entrada de papel periódico para tres diferentes ubicaciones de la planta
3000
2500
2000
1500
1000
500
0
ton C
O2
eq
/ a
dm
t
Producción de Electricidad Combustión de Gas Natural Transporte Rellenos Industriales
Ontario Québec Alberta
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Escenario del AnálisisEscenario del Análisis
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Escenarios Orientados a Efluentes
Éstos escenarios están enfocados en reducir la emisión
de nutrientes de la planta de papel periódico.
Consideramos las siguientes estrategias :
Tratamiento terciario por coagulación/floculación
Efluente cero por filtración con membranas
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Escenario del AnálisisEscenario del Análisis
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En base a las estrategias, analizamos 3 escenarios
alternativos:
Tratamiento terciario de la cantidad actual de efluentes por
coagulación/floculación.
Implementación de programas de conservación de agua
para reducir la cantidad de efluentes a tratar; y tratamiento
terciario de la cantidad reducida de efluentes por
coagulación/floculación.
Implementación de la tecnología de filtración con
membranas después del tratamiento secundario para reusar el
efluente como agua fresca en el proceso.
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Escenario del AnálisisEscenario del Análisis
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Los dos primeros escenarios fueron desarrollados para una planta de
papel periódico por una compañía consultora como alternativas para
conseguir sus objetivos ambientales establecidos para el año 2005.
Están inspirados en una planta de tratamiento terciario por flotación
con aire disuelto auxiliada por coagulación química y floculación con
alum y polímero, aplicada en una planta de papel periódico TMP-DIP en
Suecia para reducir las descargas de fósforo y COD (Thoren et al.
1997). Sin embargo, una restricción de esta tecnología es que la
precipitación de TSS y nutrientes con químicos inorgánicos produce
una cantidad considerable de lodos que son difíciles de drenar y por
tanto deben ser enviados a rellenos (European Commission 2001). No
cuantificamos la cantidad de lodos generados por estos escenarios,
porque no había datos confiables disponibles.
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Escenario del AnálisisEscenario del Análisis
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Características del efluente para escenarios de Tratamiento Terciario
60.00100.00183.00g/admtN-t
2.804.0065.30g/admtPO4-P
0.160.230.39kg/admtBOD
25.0045.4045.40m3/admtFlujo
WC+TTTTModelo baseUnidadesParámetro
La siguiente tabla presenta las principales características de los dos primeros escenarios en términos de cantidad y calidad de los efluentes descargados.
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Para el escenario de efluente cero, seleccionamos la tecnología de
membrana que dependiendo del tamaño de corte aplicable de la
membrana y la presión de filtrado, pueda teóricamente remover casi
el 100% de material orgánico, produciendo un filtrado con suficiente
calidad para reemplazar la mayoría del agua fresca usada en el
proceso. Los lodos generados pueden ser enviados a tratamiento
biológico o pueden requerir concentración posterior en un combustible
sólido para su disposición por incineración (IPPC 2001). La cantidad de
lodos generados de este escenario tampoco han sido cuantificados.
La siguiente figura muestra los resultados comparativos para la
categoría de impacto de eutroficación, la cual es la más sensible a la
emisión de nutrientes de la planta de papel periódico.
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Potencial de Eutroficación para escenarios alternativos de efluentes
Modelo Base TT WC+TT Efluente cero
Prod. Papel Periódico Prod. Electricidad Combustión de Biomasa Prod. químicos y combustibles Rellenos ind.
Escenarios
500
450
400
350
300
250
200
150
100
50
0
g N
eq
/ a
dm
t
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Escenario del AnálisisEscenario del Análisis
Tier II : Caso de Estudio. Aplicación de la Evaluación del Ciclo de Vida Módulo 14
Observamos que la contribución de la planta de papel periódico
representa cerca del 80% del potencial de eutroficación en el modelo
base. Con la implementación de un tratamiento terciario, el potencial
de eutroficación puede disminuir de 50 a 60% y con tecnología de
efluente cero, en 80% por la eliminación de la aportación de la planta
de papel periódico.
Note que el manejo de lodos no afecta los resultados de
eutroficación, pero puede afectar otras categorías de impacto. Por
ejemplo: si los lodos de alum son enviados a rellenos, el indicador de
calentamiento global disminuye. Este factor debe ser tomado en
cuenta para futuros escenarios de análisis. Cuando más datos
confiables están disponibles.
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Escenario del AnálisisEscenario del Análisis
Tier II : Caso de Estudio. Aplicación de la Evaluación del Ciclo de Vida Módulo 14
Escenario de Análisis Adicional Realizamos un escenario de análisis adicional para responder a una pregunta que surge frecuentemente en las presentaciones de este proyecto de investigación: ¿qué es más amigable ambientalmente, reciclar el papel de desecho o incinerarlo en la ciudad y recuperar electricidad?. La principal preocupación asociada con esta pregunta fue el impacto del transporte del papel de desecho. Para evaluar estas alternativas, primeramente incluimos en el modelo base el transporte de papel de desecho de la calle a las instalaciones de recuperación de material, inicialmente excluido del sistema, y calculamos la contribución de esta actividad a los indicadores de categoría. Los resultados muestran que la contribución en todas las categorías de impacto es insignificante (<<1%).
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Escenario del AnálisisEscenario del Análisis
Tier II : Caso de Estudio. Aplicación de la Evaluación del Ciclo de Vida Módulo 14
Entonces, desarrollamos y comparamos los escenarios descritos en esta tabla
Características de Escenarios Adicionales
5522%Co -generada
459898%Adquirida de la red de suministro
Desglose de Electricidad
2010020%Contenido DIP
55% EW100% DIP
Modelobase
UnidadesParámetro
Planta Integrada de Papel PeriódicoPlanta Integrada de Papel Periódico
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Diseñamos el escenario 10% DIP bajo los mismos criterios usados en
los Escenarios Orientados a Energía. Para el escenario 55% de
Electricidad de papel de desecho (Electricity from Wastepaper, EW),
consideramos que la cantidad adicional de papel de desecho que es
reciclada en el escenario 100% DIP, es incinerada en la ciudad y la
electricidad es recuperada y enviada a la red de suministro. La cantidad
de electricidad producida de esta manera constituye el 55% del
consumo total de electricidad de la planta. Usamos un modelo finlandés
promedio de incineración de papel de desecho; y, puesto que estas
alternativas están orientadas a la reducción de los impactos causados
por el consumo de energía, corrimos el modelo para tres mezclas de
energía. (vea tabla * ).
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Evaluación de Oportunidades de Mejora AmbientalEvaluación de Oportunidades de Mejora Ambiental
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Tier II : Caso de Estudio. Aplicación de la Evaluación del Ciclo de Vida Módulo 14
Las siguientes 3 figuras presentan los perfiles normalizados
contra los resultados del modelo base. Note que los puntajes
menores que 1 significan un decremento en los resultados de
los indicadores de categoría, y por tanto una mejora en el
desempeño ambiental. También note que estas gráficas
representan los resultados para este sistema particular de
producción de papel periódico localizado en tres provincias
diferentes, en comparación a los sistemas de producción de
papel periódico promedio en éstas provincias.
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Escenario del AnálisisEscenario del Análisis
Tier II : Caso de Estudio. Aplicación de la Evaluación del Ciclo de Vida Módulo 14Resultados de Escenario de Análisis Adicional – Mezcla de Energía en Ontario
100 % DIP 55 % EW
2.0
1.8
1.6
1.4
1.2
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
0.0
Acidificación Ecotoxicidad Eutroficación Calentamiento SH SH SH Deterioro Smog Global Cáncer Partículas No-Cáncer del ozono Fotoquímico
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Escenario del AnálisisEscenario del Análisis
Tier II : Caso de Estudio. Aplicación de la Evaluación del Ciclo de Vida Módulo 14
Una comparación de los resultados muestra que las alternativas
evaluadas tienen beneficios ambientales principalmente cuando
las fuentes fósiles tienen un gran corte en la mezcla de
electricidad (e.g. Ontario y Alberta); mientras mayor sea el corte
de fuente fósil, mayor el beneficio. Sin embargo, si la mezcla de
energía tiene una parte insignificante de fuente fósil, no hay
mejora en el desempeño ambiental como consecuencia del
escenario 100% DIP. El escenario 55% EW tiene beneficios
principalmente para impactos globales así como para
ecotoxicidad y toxicidad humana, presentando un rango de
mejora de 7% a 30%.
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Tier II : Caso de Estudio. Aplicación de la Evaluación del Ciclo de Vida Módulo 14Resultados de Escenario de Análisis Adicional - Mezcla de energía de Québec
100 % DIP 55 % EW
2.0
1.8
1.6
1.4
1.2
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
0.0
Planta Integrada de Papel PeriódicoPlanta Integrada de Papel Periódico
Evaluación de Oportunidades de Mejora AmbientalEvaluación de Oportunidades de Mejora Ambiental
Escenario del AnálisisEscenario del Análisis
Acidificación Ecotoxicidad Eutroficación Calentamiento SH SH SH Deterioro Smog Global Cáncer Partículas No-Cáncer del ozono Fotoquímico
Tier II : Caso de Estudio. Aplicación de la Evaluación del Ciclo de Vida Módulo 14
Para las mezclas de energía donde ambas alternativas
tienen beneficios ambientales, la diferencia en la mejora del
desempeño ambiental es menor a 10% para la mayoría de las
categorías de impacto, excepto para impactos regionales para
la cual el escenario 100% DIP representan una mejor
alternativa (ya que el escenario 55% EW produce mayor
cantidad de gases de combustión que contribuyen a los
impactos regionales); y deterioro del ozono, para el cual la
mejor opción es 55% EW (puesto que el consumo de químicos
es mayor para el escenario 100% DIP).
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Tier II : Caso de Estudio. Aplicación de la Evaluación del Ciclo de Vida Módulo 14Resultados de Escenario de Análisis Adicional – Mezcla de energía de Alberta
100 % DIP 55 % EW
2.0
1.8
1.6
1.4
1.2
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
0.0
Planta Integrada de Papel PeriódicoPlanta Integrada de Papel Periódico
Evaluación de Oportunidades de Mejora AmbientalEvaluación de Oportunidades de Mejora Ambiental
Escenario del AnálisisEscenario del Análisis
Acidificación Ecotoxicidad Eutroficación Calentamiento SH SH SH Deterioro Smog Global Cáncer Partículas No-Cáncer del ozono Fotoquímico
Tier II : Caso de Estudio. Aplicación de la Evaluación del Ciclo de Vida Módulo 14
ConclusionesConclusiones Un estudio de LCA de origen a destino final para la producción de 1
entrada de papel periódico fue completado, siguiendo rigurosamente los
estándares ISO 14040. Los resultados del análisis de sensibilidad del
modelo base muestran que el consumo de energía, principalmente en la
forma de electricidad y gas natural para producir vapor, así como las
emisiones de efluentes son parámetros de proceso que tienen una
sensibilidad significativa (>10%) en los resultados indicadores de categoría.
También identificamos que la mezcla de energía que varía con la ubicación
de la planta es un parámetro de no-proceso que afecta dramáticamente los
resultados de la LCA. Por lo tanto, las conclusiones obtenidas son válidas
solo para el sistema estudiado y no se puede hacer una generalización en
base a los resultados alcanzados.
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Las configuraciones alternativas desarrolladas para la planta con
producción elevada de sistemas DIP y/o co-generación tienen
beneficios ambientales importantes para el desempeño de la LCA del
sistema estudiado (e.g. 20-40% de reducción del Potencial de
Calentamiento Global), excepto para las categorías de impacto más
sensibles al consumo de gas natural (i.e. acidificación, smog
fotoquímico y salud humana-partículas). Los escenarios orientados a
efluentes muestran mejoras para el potencial de eutroficación (i.e. 50-
80% de reducción), con beneficios aún mayores para tecnología de
membranas, que eliminan completamente la contribución de los
efluentes de la planta de papel periódico a la eutroficación, optimiza el
uso de recursos acuáticos y tiene alternativas disponibles para
rellenos de lodos.
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ConclusionesConclusiones
Tier II : Caso de Estudio. Aplicación de la Evaluación del Ciclo de Vida Módulo 14
2. Evaluación de Oportunidades para mejorar el Desempeño Ambiental de la producción de papel periódico usando la Evaluación del Ciclo de Vida (LCA)
Tier II : ContenidoTier II : Contenido
* Modelo de Interpretación incluyendo Análisis de Sensibilidad de Parámetros
* Evaluación de Impacto del Ciclo de Vida (LCIA)
* Inventario de Ciclo de Vida (LCI)
* Definición de meta y alcance
* Descripción del sistema estudiado
1. Ejemplo de caso de estudio de la aplicación de la LCA a una planta productora de papel periódico, incluyendo:
3. Preguntas de opción múltiple
Tier II : Caso de Estudio. Aplicación de la Evaluación del Ciclo de Vida Módulo 14
Planta Integrada de Papel PeriódicoPlanta Integrada de Papel Periódico
Tier II : QuizTier II : Quiz
Observe las gráficas de la Observe las gráficas de la
presentación y conteste las presentación y conteste las
siguientes preguntas: siguientes preguntas:
Tier II : Caso de Estudio. Aplicación de la Evaluación del Ciclo de Vida Módulo 14
A N T E C E D E N T E SA N T E C E D E N T E S
T i e r IIT i e r II
Tier II : Caso de Estudio. Aplicación de la Evaluación del Ciclo de Vida Módulo 14
TRACITRACI
La herramienta para la reducción y evaluación de químicos y
otros impactos ambientales (Tool for the Reduction and
Assessment of Chemical and other environmental Impacts, TRACI)
es un programa computacional estándar desarrollado por la
Agencia de Protección Ambiental de los E.U.A. que facilita la
caracterización de agentes estresantes que tienen efectos
potenciales, incluyendo destrucción del ozono, calentamiento
global, acidificación, eutroficación, formación de ozono
troposférico (smog), ecotoxicidad, efectos de criterios
relacionados con la salud humana, efectos cancerígenos en la
salud humana, agotamiento de combustibles fósiles y efectos
debidos al uso de la tierra.